seminarium - chemia.uj.edu.pl · środowiska, chemii żywności i medycynie 18.00-18.45 prof. dr...

Seminarium

„Spektroskopia, mikroskopia, samoorganizacja”

Książka abstraktów

Wydział Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie

6 – 7 października 2016 r.

Seminarium „Samoorganizacja, mikroskopia, spektroskopia” 6-7.10.2016r.

2

Program seminarium

„Samoorganizacja, mikroskopia, spektroskopia”

Czwartek/06.10.2016

sala 15

15.30-16.00

16.00-17.00

Rejestracja

Dr hab. Wojciech Dzwolak,

prof. UW,

Uniwersytet Warszawski

Amyloidogenna samoorganizacja białek

17.00-17.30

Przerwa

kawowa

17.30-18.00

Dr hab. Katarzyna Hąc-

Wydro,

Uniwersytet Jagielloński

Samoorganizacja substancji amfifilowych -

znaczenie procesu micelizacji w chemii

środowiska, chemii żywności i medycynie

18.00-18.45 Prof. dr hab. Wiesław

Gruszecki,

Uniwersytet Marii Curie-

Skłodowskiej

Samoorganizacja cząsteczek antybiotyku

amfoterycyny B

Piątek/07.10.2016

sala 30

9.00-9.30

9.30-10.15

Rejestracja

Dr hab. Maciej Mazur,

Uniwersytet Warszawski

Hybrydowe mikrocząstki polimerowe: Od

badań podstawowych do zastosowań

medycznych

10.15-11.15

Dr hab. Jerzy Gubernator,

Uniwersytet Wrocławski

Zastosowanie liposomów w leczeniu

nowotworów

11.15-11.45 Dr Michał Flasiński,

Uniwersytet Jagielloński

Badanie organizacji lipidowych

monowarstw na granicy faz woda/powietrze

z zastosowaniem mikroskopii kąta

Brewstera i dyfrakcji synchrotronowego

promieniowania rentgenowskiego

11.45-12.30 Lunch z

sesją

posterową


3

Amyloidogenna samoorganizacja białek

Wojciech Dzwolak

Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski, ul. Pasteura 1, 02-093 Warszawa

[email protected]

Tworzenie się fibryli amyloidowych – stabilnych liniowych nanostruktur

bogatych w konformacje beta-kartkowe – jest pospolitą cechą wielu białek

i peptydów. Chociaż znane są przypadku biologicznie funkcjonalnych amyloidów,

ich powstawanie in vivo najczęściej jest kojarzone z etiologią ciężkich chorób

degeneracyjnych takich jak choroba Alzheimera czy cukrzyca typu II.

Celem seminarium jest omówienie kluczowych fizykochemicznych

mechanizmów amyloidogenezy oraz różnic pomiędzy ścieżkami przemian

konformacyjnych wiodącymi do tego rodzaju agregatów oraz do stanów

natywnych białek. W szczególności poruszony zostanie fascynujący problem

polimorfizmu amyloidów manifestujący się m.in. istnieniem chiralnych

superstruktur amyloidu insuliny oraz tzw. efektem pamięci konformacyjnej.

W trakcie seminarium zasygnalizuję również wyłaniające się możliwości

zastosowań amyloidów oraz złożone relacje pomiędzy amyloidogenezą

fragmentów białek i aktywnością enzymów proteolitycznych.


4

Samoorganizacja substancji amfifilowych - znaczenie procesu

micelizacji w chemii środowiska, chemii żywności i medycynie

Katarzyna Hąc-Wydro

Uniwersytet Jagielloński, Wydział Chemii, ul. Gronostajowa 3, 30-387 Kraków

[email protected]

Samoorganizacja cząsteczek substancji amfifilowych jest fascynującym

zjawiskiem występującym w naturze, a jednym z typów agregatów formowanych

w wyniku tego procesu są micele. Intensywne badania dotyczące micelizacji

substancji amfifilowych, prowadzone głównie z zastosowaniem technik

mikroskopowych (Skaningowa mikroskopia elektronowa - SEM, Transmisyjna

mikroskopia elektronowa - TEM i cryo - TEM) [1] ukierunkowane są na

projektowanie układów do konkretnych zastosowań w nanotechnologii,

elektronice i naukach biomedycznych. Przegląd literatury wskazuje, że główne

obszary zastosowania struktur micelarnych to medycyna [1,2], kosmetologia oraz

chemia spożywcza [3], a micele badane są jako potencjalne efektywne nośniki

leków, DNA i znaczników diagnostycznych oraz dodatków do żywności

i kosmetyków. Wyżej wspomniana możliwość wykorzystania micel do

kapsułkowania innych substancji wynika z jednej z właściwości tych struktur,

a mianowicie zjawiska solubilizacji micelarnej. Ten właśnie proces determinuje

również zastosowanie układów micelarnych w chemii środowiska; do usuwania

zanieczyszczeń z wody i gleb. Surfaktanty stosowane są od dawna jako substancje

wspomagające procesy remediacyjne, ale znane są także techniki, które w pełni

opierają się na zdolnościach solubilizacyjnych micel utworzonych z jonowych

i niejonowych amfifili. Wśród nich wymienić można flotację jonową, ultrafiltrację

wspomaganą z roztworów micelarnych (micellar enhanced ultra filtration -

MEUF) oraz adsorpcyjną flokulację micelarną [4,5].

[1] G. H. Sagar, M. A. Arunagirinathan, J. R. Bellare, Indian J. Exp. Biol.,45,

133-159, (2007).

[2] C. Oerlemans, W. Bult, M. Bos, G. Storm, J. F. W. Nijsen, W. E. Hennink,

M. Pérez-Morales, M. T. Martín-Romero, L. Camacho, Pharm. Res., 27, 2569-

2589 (2010).

[3] S. Sadiq, M. Imran, H. Habib, S. Shabbir, A. Ihsan, Y. Zafar, F. Y. Hafeez,

Food Sci. Technol., 71, 227-233 (2016).

[4] R. Bade, S.H. Lee, J. Water Sustain. 1, 85–102, (2011).

[5] F.I. Talens-Alesson, S. Anthony, M. Bryce, Colloids Surf. A Physicochem.

Eng. Asp. 276, 8-14, (2006).


5

Samoorganizacja cząsteczek antybiotyku amfoterycyny B

Wiesław I. Gruszecki

Zakład Biofizyki, Instytut Fizyki, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej,

ul. Radziszewskiego 10, 20-031 Lublin

[email protected]

Amfoterycyna B (AmB) jest antybiotykiem polienowym stosowanym

w zwalczaniu wewnątrzustrojowych infekcji grzybiczych. Antybiotyk ten jest

w powszechnym użyciu od kilkudziesięciu już lat, pomimo silnej toksyczności dla

pacjentów, ze względu na swoją wysoką skuteczność farmakologiczną.

Badania wielu ośrodków na świecie koncentrują się na opracowaniu modyfikacji

chemicznej, lub formuły farmakologicznej antybiotyku, pozbawionych

uciążliwych efektów ubocznych, prowadzących nawet do śmierci leczonych

pacjentów. Wyniki badań prowadzonych z zastosowaniem metod spektroskopii

molekularnej wskazują, iż cząsteczki AmB tworzą spontanicznie, w środowiskach

o znaczeniu biologicznym, struktury supramolekularne, które wbudowując się do

błon biologicznych, powodować mogą zaburzenia ich funkcjonalności. Efekt ten

leży prawdopodobnie u podłoża zarówno aktywności antygrzybicznej antybiotyku

jak i toksycznych efektów ubocznych. Wyniki naszych ostatnich badań wskazały,

iż tworzenie form supramolekularnych AmB w środowisku błon lipidowych

zależy od obecności steroli: ergosterolu, powszechnego w membranach grzybów

oraz cholesterolu, powszechnego w komórkach człowieka [1].

Różnice w organizacji molekularnej AmB w błonach, związane z obecnością

ergosterolu i cholesterolu, stanowią prawdopodobnie podstawę częściowej

selektywności antybiotyku. Zaobserwowany efekt umożliwia zaproponowanie

formuły farmakologicznej antybiotyku o wysokiej aktywności oraz obniżonej

cytotoksyczności, opartej na hybrydowych nanostrukturach srebro-

amfoterycyna B [2].

[1] W. Grudzinski, J. Sagan, R. Welc, R. Luchowski, W.I. Gruszecki, Sci. Rep., 6

(2016); doi: 10.1038/srep32780.

[2] K. Tutaj, R. Szlazak, K. Szalapata, J. Starzyk, R. Luchowski, W. Grudzinski,

M. Osinska-Jaroszuk, A. Jarosz-Wilkolazka, A. Szuster-Ciesielska,

W.I. Gruszecki, Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med., 12, 1095-1103, (2016)


6

Hybrydowe mikrocząstki polimerowe: Od badań podstawowych do

zastosowań medycznych

Maciej Mazur

Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski, ul. Pasteura 1, 02-093 Warszawa

[email protected]

Polimerowe struktury koloidalne cieszą w ostatnich latach ogromnym

zainteresowaniem ze względu na swoje niezwykłe właściwości optyczne,

mechaniczne i katalityczne. Znajdują one liczne zastosowania, które obejmują

m. in. analizę chemiczną, katalizę, magazynowanie energii, a także diagnostykę

i terapię medyczną. Wśród zastosowań szczególne znaczenie zyskują

zastosowania medyczne, gdyż koloidalne cząstki polimerowe mogą być

wykorzystywane jako nośniki leków, jako środki kontrastujące w nieinwazyjnych

metodach obrazowania, bądź jako środki biobójcze o szerokim spektrum

działania.

Niniejsza prezentacja ma na celu przegląd osiągnięć naszej grupy badawczej

z kilku ostatnich lat. Omówione zostaną metody otrzymywania struktur

koloidalnych z materiałów polimerowych (m.in. polimeryzacja utleniająca,

fotopolimeryzacja, samoorganizacja), przedstawione metody funkcjonalizacji

koloidów poprzez modyfikację ich powierzchni nanocząstkami nieorganicznymi

(metalicznymi, tlenkowymi) oraz poruszone zagadnienia inkorporacji związków

o znaczeniu biologicznym i terapeutycznym.

Do charakterystyki otrzymywanych struktur koloidalnych stosowane jest

szerokie spektrum metod fizykochemicznych poczynając od metod

mikroskopowych (SEM, TEM, AFM, mikroskopia konfokalna),

spektroskopowych (FTIR, Raman, XPS, XRF, Mössbauer, fluorescencja

i absorpcja w zakresie UV-VIS) i dyfrakcyjnych (XRD), aż po termiczne (TGA)

i magnetyczne (SQUID).

Prowadzone są również badania biologiczne we współpracy

z ośrodkami naukowymi w Polsce, w tym badania in vitro na hodowlach komórek

nowotworowych, badania ex vivo z wykorzystaniem mikrotomografii

komputerowej oraz in vivo na poddanych narkozie szczurach.

[1] K. Kijewska, A. Jarzębińska, J. Kowalska, J. Jemielity, D. Kępińska,

J. Szczytko, M. Pisarek, K. Wiktorska, J. Stolarski, P. Krysiński,

A. Twardowski and M. Mazur, Biomacromolecules, 14, 1867, (2013).


7

Zastosowanie liposomów w leczeniu nowotworów

Jerzy Gubernator, Dominik Lipka

Zakład Lipidów i Liposomów, Wydział Biotechnologii, Uniwersytet Wrocławski,

ul. Fryderyka Joliot-Curie 14a, 50-383 Wrocław

[email protected], [email protected]

Opracowanie skutecznej terapii przeciwnowotworowej jest obecnie jednym

z największych wyzwań stawianych współczesnej nauce. Liposomy są sztucznie

otrzymywanymi pęcherzykami lipidowymi zbudowanymi z dwuwarstwy

lipidowej zamykającymi w swoim wnętrzu roztwór wodny. Dzięki swoim

właściwościom liposomy mogą w swym wnętrzu zamykać między innymi leki

przeciwnowotworowe. Niezwykłą zaleta liposomów jest ich niezwykle długi czas

połowicznego zaniku z krwioobiegu który może wynosić nawet 50 godzin.

Liposomy podobnie jak inne nanonosniki wykazuję zdolność do akumulacji

w tkankach objętych stanem zapalnym w których naczynia krwionośne

charakteryzują się dużą nieszczelnością. Poprzez zastosowanie metod aktywnego

zamykania substancji w liposomach możliwe jest uzyskanie szeregu korzyści

takich jak bardzo dobry stosunek lek/lipid, uzyskanie wysokiej stabilności

preparatów oraz farmakokinetyki leku a także akumulację leku w postaci

liposomów w tkance guza. Istnieje kilka metod aktywnego zamykania leków

wykorzystujących właściwości fizykochemiczne zarówno samej błony jak

i zamykanych leków. Akumulacja leku powoduje, że ulega on często precypitacji

(tworzenie kompleksów, wysalanie) prowadzących do zmniejszenia jego

biodostępności. Obecnie coraz częściej kładziony jest nacisk na zwiększenie

biodostępności leku lub zwiększenie jego aktywności poprzez modulację składu

liposomów lub metod zamykania bądź uwalniania substancji.

Jednym ze sposobów zwiększenia biodostępności jest użycie soli leków

o zwiększonej rozpuszczalności, przez co uzyskuje się zarówno bardzo dobrą

farmakokinetykę jak i skuteczność terapeutyczną. Zastosowanie nowych metod

aktywnego zamykania antracyklin opartych o gradient jonowy wersenianu amonu

lub askorbinianu amonu pozwoliło otrzymać preparaty o wysokiej stabilności przy

jednocześnie wysokiej aktywności biologicznej epirubicyny wobec wybranych

linii nowotworu piersi in vitro i in vivo [1,2]. Analiza stanu fizycznego leku dzięki

zastosowaniu metod dichroizmu kołowego oraz mikroskopii konfokalnej

pozwoliła potwierdzić zwiększony poziom rozpuszczonej frakcji epirubicyny we

wnętrzu liposomów w porównaniu do liposomów uzyskanych klasyczną metodą

opartą o gradient siarczanu amonu. Uzyskane postacie liposomowe epirubicyny

mogą mieć zastosowanie kliniczne.

[1] J. Gubernator, D. Lipka, M. Korycińska, K. Kempińska, M. Milczarek,

J. Wietrzyk, R. Hrynyk, S. Barnert, R. Süss, A. Kozubek, Plos ONE, 9,

e91487, (2014). [2] D. Lipka, J. Gubernator N. Filipczak, S. Barnert, R. Süss M. Legut,

A. Kozubek, Int. J. Nanomedicine, 8, 3573-85, (2013).


8

Badanie organizacji lipidowych monowarstw na granicy faz

woda/powietrze z zastosowaniem mikroskopii kąta Brewstera

i dyfrakcji synchrotronowego promieniowania rentgenowskiego

Michał Flasiński

Uniwersytet Jagielloński, Wydział Chemii, ul. Gronostajowa 3, 30-387 Kraków

[email protected]

Współczesna charakterystyka monowarstw lipidowych utworzonych na

granicy faz woda/powietrze opiera się w znacznej mierze na zastosowaniu

nowoczesnych technik mikroskopowych, a zwłaszcza mikroskopii kąta Brewstera

(BAM) oraz metod rentgenowskich opartych na zjawiskach odbicia (XR)

i dyfrakcji synchrotronowego promieniowania X (GIXD). Wykorzystanie tych

komplementarnych technik pozwala na uzyskanie informacji zarówno na temat

morfologii warstw powierzchniowych, jak i uporządkowania cząsteczek je

tworzących. Mikroskopia kąta Brewstera pozwala na bezpośrednią wizualizację

monowarstw utworzonych na swobodnej powierzchni wody, w tym na określenie

wielkości i kształtu domen, detekcję przejść fazowych i szacowanie kondensacji

filmu powierzchniowego oraz na śledzenie powstawania i ewolucji domen fazy

trójwymiarowej. [1] Analiza wewnętrznych tekstur domen dwuwymiarowych

umożliwia także wnioskowanie na temat orientacji cząsteczek w obrębie domen

skondensowanych. [2] W przypadku monowarstw o periodycznym

uporządkowaniu cząsteczek, technika GIXD dostarcza informacji na temat

podstawowych parametrów dwuwymiarowej komórki elementarnej, zasięgu

uporządkowania krystalicznego, a także na temat orientacji cząsteczek względem

normalnej do granicy międzyfazowej. [3]

Rys.1. Obraz BAM i mapa intensywność sygnałów dyfrakcyjnych dla monowarstwy

dipalmitoilofosfatydylocholiny (DPPC) utworzonej na powierzchni wody.

[1] J. Meunier, Colloids Surf. A, 171, 33-40, (2000). [2] C. Roldán-Carmona, J. J. Giner-Casares, M. Pérez-Morales, M. T. Martín-

Romero, L. Camacho, Adv. Colloid Interfac., 173, 12-22, (2012). [3] D. Möbius, R. Miller, "Novel method to study interfacial layers" Elsevier:

Amsterdam, 2001.


9

Sesja posterowa


10

Mesoporous silica particles with grafted PNIPAM brushes as smart

photochemical nanoreactors

Andrzej Baliś, Karol Wolski, Szczepan Zapotoczny

Jagiellonian University, Faculty of Chemistry, Ingardena 3, 30-060 Krakow

[email protected]

Mesoporous silica particles coated with poly(N-isopropylacrylamide)

(PNIPAM) brushes were synthesized and characterized. Two-steps synthesis was

applied for the formation of silica nanoparticles with solid core and mesoporous

shell of various thickness. Thermoresponsive PNIPAM polymer brushes were

then successfully grafted from the surface of the particles using surface-initiated

atom transfer radical polymerization. Such brushes on the surface of the

mesoporous shell upon little changes of temperature are able to dramatically

change their conformations ensuring control of the flow of substance to and out of

the mesopores. The particles were characterized using microscopic methods

(SEM, cryo-TEM), thermogravimetry as well as N2-sorption in order to determine

structure of the nanoparticles including the pores sizes and the lengths of the

polymer brushes. Such system may serve as nanoreactors as the pores may be

filled with appropriate reagents then undergo reaction in a confined environment

and the product may be released by opening the polymer brushes valves.

The process of loading and unloading of the nanoparticles was examined

here using model fluorescent dye - rhodamine 6G. The nanoparticles with

different brushes lengths were filled with rhodamine by its adsorption from

aqueous solution. Releasing of rhodamine was carried out to the methanol with

ten times better effect than to the water. Photooxidation of rhodamine in the pore

was also studied. The obtained preliminary results indicate that such prepared

systems may serve as efficient nanoreactors to perform photochemical reaction in

controlled confined environments and/or to carry and protect some sensitive

substances from their degradation.


11

Badanie oddziaływań fosfolipidów anionowych z fosfolipazą A2

z zastosowaniem techniki monowarstw Langmuira

Marcin Broniatowski

Zakład Chemii Środowiska, Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński,

ul. Gronostajowa 3, 30-387 Kraków

[email protected]

Fosfolipidy anionowe: kardiolipiny (CL) i fosfatydyloglicerole (PG) są

podstawowymi składnikami matrycy lipidowej błon bakterii glebowych [1].

Bakterie żyjące w skażonych i nieskażonych glebach różnią się znacznie

stosunkiem molowym CL/PG [2]. Zmiana stosunku CL/PG może być reakcją

komórki na nadmierną aktywność fosfolipazy A2, jako, że wykazano, że trwałe

zanieczyszczenia organiczne (POP) gromadzące się w glebach mogą aktywować

ten enzym [3]. W moich badaniach zastosowałem technikę monowarstw

Langmuira i mikroskopię kąta Brewstera w celu wyjaśnienia mechanizmu

oddziaływania PLA2 z błonami bakteryjnymi. Jako modele błon bakteryjnych

zastosowałem monowarstwy Langmuira utworzone przez tetramirystynową

kardiolipinę (TMCL) i dimirystynowy fosfatydyloglicerol (DMPG) [4].

Okazało się, że monowarstwy TMCL i DMPG drastycznie różnią się jak chodzi

o ich oddziaływanie z PLA2. Monowarstwa DMPG jest hydrolizowana szybko

i całkowicie, natomiast w przypadku monowarstwy TMCL około 30% cząsteczek

fosfolipidu ulega hydrolizie, po czym dochodzi do inhibicji enzymu.

Obserwowane różnice są ściśle związane z hydrofobowością lizolipidów: lizo-CL

i lizo-PG powstających pod wpływam działania PLA2 na monowarstwy

odpowiednio TMCL i DMPG. Lizo-PG rozpuszcza się w wodzie, podczas gdy

lizo-CL nie rozpuszcza się i pozostając na granicy faz woda/powietrze modyfikuje

właściwości badanej monowarstwy. Drugi z produktów hydrolizy – kwas

mirystynowy (MA) tworzy na powierzchni krystality mirystynianu wapnia

w przypadku, gdy powstał podczas trawienia monowarstwy DMPG, podczas gdy

w przypadku hydrolizy monowarstwy TMCL jest ekranowany przez głowę

polarną lizo-CL i nie oddziałuje z jonami wapnia. Z przeprowadzonych badań

modelowych wynika, że zwiększenie zawartości kardiolipiny w błonie

komórkowej bakterii chroni je przed nadmierną aktywnością PLA2 oraz przed

utratą homeostazy jonów wapnia.


12

Rys. 10 Krystality mirystynianu wapnia tworzące się podczas enzymatycznej

hydrolizy monowarstwy DMPG

[1] R. F. Epand, P. B. Savage, R. M. Epand, Biochim. Biophys. Acta 1768, 2500-

2509, (2007). [2] S. R. Dennison, L. H. G. Morton, F. Harris, D. A. Phoenix, Chem. Phys.

Lipids, 151, 92-102, (2008). [3] P. K. Tithof, S. M. Richards, M. A. Elgayyar, F. M. Menn, V. M. Vulava,

L. McKay, J. Sanseverino, G. Sayler, D. E. Tucker, C. C. Leslie, K. P. Lu,

K. S. Ramos, Arch Toxicol, 85, 623–634, (2011). [4] M. Broniatowski, K. Sobolewska, M. Flasiński, P. Wydro, Biochim. Biophys.

Acta, 1858, 756-766, (2016).


13

Mikrokapsuły polielektrolitowe z wbudowanymi nanorurkami

węglowymi

Karolina Chojnacka-Górka, Anna Rozpędzik, Szczepan Zapotoczny

Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński, Ingardena 3, 30-060 Kraków

[email protected]

Mikrokapsuły polielektrolitowe otrzymywane metodą „Warstwa po

Warstwie” (LbL – Layer-by-Layer) są intensywnie badane pod kątem ich

zastosowania jako nośników do kontrolowanego dostarczania substancji

(np. leków) oraz jako mikroreaktory chemiczne. Metoda LbL umożliwia

kontrolowanie średnicy, kompozycji oraz grubości ścian otrzymywanych kapsuł

a w konsekwencji ich właściwości mechanicznych oraz przepuszczalności. Podczas wychwytu komórkowego oraz ładowania i uwalniania substancji

z kapsuł ich ściany poddawane są działaniu wysokiego ciśnienia, które może

doprowadzić do uszkodzenia a nawet całkowitego zniszczenia układu. Dlatego w naszej pracy wzmocniliśmy ściany kapsuł, wprowadzając do nich

nanorurki węglowe (Carbon Nanotubes - CNTs). W tym celu CNTs uwięzione

w łańcuchach Poli(styrenosulfonianu) sodu (PSS) zostały współstrącone

z węglanem wapnia. Otrzymane mikrocząsteczki były następnie

naprzemiennie umieszczane w roztworach polikationu: chlorku

Poli(diallilodimetyloamoniowego) (PDADMAC) oraz polianionu PSS.

Puste kapsuły z CNTs w ścianach zostały otrzymane po zdeponowaniu żądanej

liczby warstw polimerowych oraz wytrawieniu węglanu wapnia.

Przeprowadzone badania potwierdziły, że otrzymane kapsuły charakteryzują się

większą wytrzymałością mechaniczną oraz zmniejszoną przepuszczalnością

w porównaniu do kapsuł bez CNTs.


14

Wykorzystanie spektroskopii UV-Vis oraz mikroskopii TEM w analizie

struktury powierzchni materiałów krzemionkowych z warstwą

biopolimeru

Agnieszka Chrzanowska, Anna Deryło-Marczewska, Małgorzata Sęczkowska

Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej, Wydział Chemii,

pl. Marii Curie-Skłodowskiej 3, 20-031 Lublin,

[email protected]

Proces adsorpcji biopolimerów na porowatych adsorbentach krzemionkowych

jest zjawiskiem powszechnym, jednakże bardzo skomplikowanym, ważnym

z punktu widzenia badań medycznych, farmaceutycznych, biologii komórki oraz

biofizyki.

Mezoporowate materiały krzemionkowe o typie piany mezokomórkowej

(MCF) ze względu na rozwiniętą strukturę wewnętrzną (uporządkowana struktura

porów o ściśle określonych rozmiarach, duża powierzchnia właściwa i objętość

porów) stanowią bardzo atrakcyjną grupę adsorbentów, które są szeroko

wykorzystywane w procesach przebiegających z udziałem związków o dużych

rozmiarach cząsteczkowych (białka, enzymy, farmaceutyki) [1].

Porowate adsorbenty krzemionkowe o różnej geometrii struktury i zróżnicowanych

wielkościach porów, otrzymano na bazie kopolimerów trójblokowych typu

Pluronic (PE9400, PE10500), jako matryc porotwórczych przy użyciu

zmodyfikowanej metody opisanej w pracy [2,3].

W prezentowanych badaniach przedstawiono spektrofotometryczną analizę

równowagi i kinetyki procesu adsorpcji białek (BSA i OVA) na adsorbentach

krzemionkowych o różnej porowatości powierzchni. Przeprowadzono pomiary

izoterm adsorpcji białek oraz wyznaczono profile: stężenie ~ czas i adsorpcja ~

czas wykorzystując spektrofotometr UV-Vis z celą przepływową.

Właściwości strukturalne i charakter chemiczny powierzchni układu

białko/mezoporowaty nośnik określono za pomocą izotermy adsorpcji/desorpcji

azotu. Morfologię, topografię, nano-mikrostrukturę oraz ilościowy i jakościowy

skład chemiczny powierzchni badanych bio/układów scharakteryzowano za

pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego TEM z mikroanalizą

rentgenowską (EDX).

[1] S. Chen et al., J. Sep. Sci, 37, 2411–2417 (2014).

[2] P. Schmidt-Winkel et al., J. Am. Chem. Soc, 121, 254 (1999).

[3] A. Derylo-Marczewska et al., Pol. J. Chem, 82, 205 (2008).

mailto:[email protected]


15

Metodologia badań strukturalnych czarnych szkieł

domieszkowanych cerem

Magdalena Gawęda, Elżbieta Długoń, Maciej Sitarz

Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza

im. S. Staszica, al. A. Mickiewicza 30, 30-060 Kraków

[email protected]

Czarne szkła to materiały amorficzne na bazie oksywęglika krzemu.

Swoje dobre właściwości mechaniczne, odporność termiczną oraz chemiczną

zawdzięczają strukturze, którą można częściowo przyrównać do struktury

amorficznej krzemionki. Zasadnicza różnica polega na tym, że część jonów tlenu

zostaje zastąpiona przez jony węgla. Ze względu na różnicę w wartościowości,

jeden jon węgla zastępuje dwa jony tlenu, co powoduje znaczne zagęszczenie

struktury oraz jej usztywnienie. Jednakże jedynie ograniczona ilość węgla może

zostać wbudowana w więźbę. Jego nadmiar może powodować wykrystalizowanie

węglika krzemu. W czarnych szkłach, zwłaszcza w postaci litej, węgiel obecny

jest także w formie fazy grafitopodobnej.

Właściwości czarnych szkieł mogą zostać dodatkowo zmodyfikowane

poprzez domieszkowanie ich metalami, takimi jak glin czy metale ziem rzadkich,

na przykład cer. W przypadku glinu, podwyższeniu ulegają właściwości

mechaniczne otrzymanego materiału. Przy domieszkowaniu czarnych szkieł

cerem podwyższeniu ulegają właściwości ochronne. Cer nadaje modyfikowanym

materiałom tak zwane właściwości samonaprawcze: dyfunduje poprzez materiał

do miejsc uszkodzonych, zagrożonych korozją oraz defektów i wytrąca się

w postaci nierozpuszczalnego wodorotlenku ceru. Ponadto cer na III stopniu

utlenienia posiada właściwości antybakteryjne.

W niniejszej pracy przedstawiono metodologię badań strukturalnych

czarnych szkieł modyfikowanych cerem. Otrzymane metodą zol-żel materiały

poddano badaniom spektroskopowym w zakresie środkowej podczerwieni oraz

ramanowskim. Otrzymane wyniki wykazały znaczący wpływ jonów ceru na

strukturę czarnych szkieł.

Podziękowania: Praca finansowana z grantu NCN Funkcjonalne warstwy

z czarnych szkieł na bazie silseskwioksanów drabinkowych

nr 2014/15/B/ST8/0282.


16

Nowe nanonośniki leków oparte na liposomach

stabilizowanych warstwą silikonową

Adriana Gilarska, Joanna Lewandowska-Łańcucka, Katarzyna Mystek,

Kamil Kamiński, Marek Romek, Bogdan Sulikowski, Maria Nowakowska


[email protected]

Projektowanie oraz rozwój systemów dostarczania leków (ang. Drug

Delivery System) jest istotnym zagadnieniem współczesnej medycyny

i farmacji. Jednymi z najczęściej badanych struktur, które można wykorzystać

jako nanonośniki leków, są liposomy. Zawdzięczają to swoim właściwościom

takim jak nietoksyczność, biodegradowalność czy budowa analogiczna do

budowy błon biologicznych. Jednakże ogromnym problemem, który ogranicza

stosowanie liposomów jako nanonośników, jest ich tendencja do agregacji,

degradacji i fuzji. Aby poprawić ich stabilność, prowadzi się badania nad różnymi

modyfikacjami składu czy powierzchni liposomów [1][2].

Niniejsza praca przedstawia wyniki badań nad liposomami stabilizowanymi

warstwą silikonową, które mogą zostać wykorzystane jako nowe nanonośniki

leków [3]. Warstwa silikonowa została wytworzona na drodze katalizowanych

jonami hydroksylowymi procesów polikondensacji prekursora 1,3,5,7-

tetrametylocyklotetrasiloksanu (D4H) wewnątrz dwuwarstwy lipidowej

sporządzonej z L-α-fosfatydylocholiny (PC) i bromku

dimetylodioktadecyloamoniowego (DODAB). Pęcherzyki liposomowe zostały

scharakteryzowane poprzez zastosowanie dynamicznego rozpraszania świata

(DLS), pomiarów potencjałów zeta, transmisyjnej mikroskopii elektronowej i

spektroskopii UV-Vis.

W układach o najlepszych parametrach zamykano związek modelowy - kalceinę,

aby zbadać profile uwalniania metodami fluorescencyjnymi. Wyniki

przeprowadzonych badań wykazały, że wytworzona w dwuwarstwie lipidowej

warstwa silikonowa znacząco zwiększa stabilność liposomów, a w zależności od

molowej zawartości silikonowego prekursora możliwe jest uzyskanie różnej

przepuszczalności badanych układów. Co więcej, wykonane badania in vitro

dowiodły, że otrzymane nanonośniki nie wykazują toksyczności względem dwóch

linii komórkowych, co jest istotne dla zastosowań biomedycznych.

[1] J. Lewandowska, M. Kępczyński, J. Bednar, E. Rząd, V. Moravcikova,

B. Jachimska, M. Nowakowska, Colloid Polym Sci, 288, 37-45, (2010).

[2] K. Zasada, M. Łukasiewicz-Atanasov, K. Kłysik, J. Lewandowska-Łańcucka,

B. Gzyl-Malcher, A. Puciul-Malinowska, A. Karewicz, M. Nowakowska,

Colloids Surf. B,135, 133, (2015).

[3] J. Lewandowska-Łańcucka, K. Mystek, A. Gilarska, K. Kamiński, M. Romek,

B. Sulikowski, M. Nowakowska, Colloids Surf. B, 143, 359-370, (2016).


17

AFM study of organic coatings

Sylwia Golba, Oliwia Starczewska, Anna Toniarz, Jagoda Barczyk

Silesian University, Institute of Materials Science,

75 Pulku Piechoty 1A, 41-500, Chorzow

[email protected]

2 coating systems were deposited with manual painting on steel substrate.

A plate was coated with polyurethane (primer) and oil-alkyd enamel (outer) layer.

The dried layers were investigated through atomic force microscopy (AFM).

Both samples were exposed to outdoor condition for 2 months. This allows to

investigate the influence of the sunlight radiation as well as real temperature and

humidity impact. The results of the electrochemical test were interpreted with

Gwyddion 2.39 programe, an SPM data visualization and analysis tool.

Figure 1 presents AFM picture for investigated samples in pristine form

(dried, fresh primer layer and outer layer) and after 2 months exposure to

environment conditions.

a b

c d Figure 1. AFM picture for primer (a,c) and outer (b,d) coating layer (fresh (a,b) and after 2

months exposure (c,d)).


18

Projektowanie innowacyjnego, molekularnego opatrunku –

eksperymenty na plastrach bionanocelulozy i polidimetylosiloksanu

Katarzyna Guzdek, Joanna Lewandowska-Łańcucka, Szczepan Zapotoczny,

Maria Nowakowska


[email protected]

Bionanoceluloza (BNC) w formie cienkich arkuszy może zostać

wykorzystana jako materiał do stworzenia innowacyjnego opatrunku

molekularnego. Mógłby on być wymieniany rzadziej niż obecnie stosowane, co

zwiększyłoby komfort u pacjentów [1].

Powierzchnia BNC została zmodyfikowana nadjodanem sodu [3] w celu

otrzymania grup karboksylowych oraz (3-aminopropylo)trietoksysilanem

(APTES) [4], który pozwolił na uzyskanie grup aminowych na powierzchni

materiału, co zostało potwierdzone badaniami spektroskopii FTIR.

Opisywane badania skupiają się na ochronie docelowego opatrunku przed

czynnikami zewnętrznymi. W tym celu planowane jest wykorzystanie dwóch

podejść – komercyjnie dostępnych arkuszy polidimetylosiloksanu (PDMS) oraz

generowanie krzemionkowej lub silikonowej warstwy bezpośrednio na

powierzchni BNC z odpowiednich prekursorów.

Arkusze PDMSu modyfikowano wykorzystując plazmę tlenową i APTES

[5]. Modyfikowany i niemodyfikowany PDMS scharakteryzowano wykorzystując

spektroskopię FTIR i pomiary kąta zwilżania. Tak sfunkcjonalizowany PDMS

może zostać przyłączony do badanego kompozytu w kolejnym etapie badań.

W drugim podejściu APTES został przyłączony do powierzchni kompozytu

przy użyciu EDC jako inicjatora.2 Następnie inicjowano proces polikondensacji

wykorzystując dodatek zasady. Dla zwiększenia grubości otrzymanej ochronnej

warstwy wprowadzono inne od APTESu promotory silikonowe i krzemionkowe.

[1] H.M. Avila et. al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2014, 98, 7423-7435

[2] N. Nakajima et. al., Bioconjugate Chem., 1995, 6, 123-130

[3] X. Yang et. al., Chem. Mater., 2014, 26, 6016-6025

[4] S.-K. Chiu et. al., Biochem. J., 2003, 374, 625-632

[5] J. Roth et. al., Langmuir, 2008, 24 (21), 12603–12611

Podziękowania: Autorzy pragną podziękować Narodowemu Centrum Badań

i Rozwoju za wsparcie finansowe w ramach grantu nr K/NCB/000013 w ramach

projektu INNOTECH.


19

Oddziaływanie zearalenonu z modelowymi membranami roślin

Barbara Gzyl-Malchera, Maria Filek

b, Elżbieta Rudolphi-Skórska,

c

Apolonia Sieprawskac

a Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński, ul. Ingardena 3, 30-060 Kraków

b Instytut Fizjologii Roślin im. F. Górskiego, Polska Akademia Nauk,

ul. Niezapominajek 21, 30-239 Kraków c Instytut Biologii, Uniwersytet Pedagogiczny,

ul. Podchorążych 3, 30-084 Kraków

[email protected]

Zearalenon jest mykotoksyną wytwarzaną przez niektóre gatunki grzyba

Fusarium, które żyją na zbożach, przede wszystkim na kukurydzy. Zearalenon

znajdowany jest również w ziarnach pszenicy, żyta i pszenżyta, a także w jajach,

mleku i mięsie zwierząt karmionych zanieczyszczoną paszą. Duże stężenie tej

mykotoskyny w paszy (50-100 ppm) może powodować bezpłodność zwierząt.

Celem przeprowadzonych eksperymentów było zbadanie wpływu

zearalenonu na strukturę i właściwości modelowych błon biologicznych,

przygotowanych za pomocą techniki Langmuira. Monowarstwy Langmuira

wytwarzane były z pojedynczych fosfolipidów (DPPC oraz DPTAP),

a także z mieszaniny lipidów (fosfolipidów oraz galaktolipidów),

wyekstrahowanej z błony komórkowej pszenicy.

Zearalenon, obecny w subfazie wodnej, penetruje do monowarstwy

lipidowej, powodując jej rozprężenie. W obecności jonów selenowych efekt ten

jest redukowany. Ponieważ monowarstwa galaktolipidowa okazuje się być

bardziej podatna na wpływ zearalenonu, modyfikacja składu membrany

w kierunku zwiększenia zawartości fosfolipidów wydaje się być ważnym etapem

mechanizmu obronnego komórek.


20

Samoorganizacja izotopowa H/D w układach wiązań wodorowych

w sieciach kryształów molekularnych

Barbara Hachuła

Instytut Chemii, Uniwersytet Śląski, ul. Szkolna 9, 40-003 Katowice

[email protected]

Spektroskopia w podczerwieni zajmuje wyjątkowe miejsce wśród metod

wykorzystywanych do badań nad wiązaniami wodorowymi ze względu na dużą

zdolność wykrywania tego typu oddziaływań. Badania natury wiązań

wodorowych w układach krystalicznych rozcieńczonych izotopowo deuterem

metodą spektroskopii w podczerwieni umożliwiły odkrycie przez H. Flakusa

w 1999 r. nowego rodzaju efektów izotopowych, tzw. efektów samoorganizacji

izotopowej H/D w sieciach krystalicznych [1]. Zjawisko to wyraża się nielosowym

rozkładem izotopów wodoru i deuteru w sieciach mostków wodorowych,

w próbkach o mieszanym składzie izotopowym. Prowadzi to do grupowania się

identycznych izotopów wodoru w swoistych domenach. Za efekt ten

odpowiedzialne są specyficzne siły „przyciągające” jednakowe izotopy wodoru,

drgające zgodnie w fazie, angażujące dynamiczne sprzężenie między ruchami

protonów oraz elektronów (dynamiczne oddziaływania kooperatywne).

W niniejszej pracy zostaną zaprezentowane wyniki badań spektroskopowych

przedstawiające fenomen powszechności występowania samoorganizacji

izotopowej H/D w układach molekularnych, charakteryzujących się różnym

sposobem asocjacji (dimery, trimery, tetramery, heksamery oraz łańcuchy wiązań

wodorowych) [2-7]. Analiza widm w podczerwieni wybranych układów

krystalicznych ukazuje, że za generowanie widm podczerwonych wiązań

wodorowych są odpowiedzialne mniejsze jednostki strukturalne kryształu, dimery

czy trimery wiązań wodorowych, lub też dwa sąsiadujące ze sobą w łańcuchu

wiązania wodorowe. Z otrzymanych wyników eksperymentalnych wynika, że

istnieje zależność pomiędzy rozkładem intensywności gałęzi spektralnych,

efektami temperaturowymi w widmach zbadanych układów krystalicznych, a

strukturą elektronową asocjujących molekuł.

[1] H. Flakus and A. Bańczyk, J. Mol. Struct., 476, 57, (1999).

[2] B. Hachuła, M. Jabłońska-Czapla, H. Flakus, M. Nowak and J. Kusz, Spec.

Chim. A, 134, 592, (2015).

[3] H. Flakus, B. Hachuła and A. Majchrowska, J. Phys.Chem. A, 116, 7848,

(2012).

[4] H. Flakus, B. Hachuła and A. Garbacz, J. Phys.Chem. A, 116, 11553, (2012).

[5] B. Hachuła, H. Flakus, A. Gabacz and A. Stolarczyk, Spec. Chim. A, 123, 151,

(2014).

[6] B. Hachuła, H. Flakus and A. Polasz, Spec. Chim. A, 126, 333, (2014).

[7] B. Hachuła, H. Flakus and A. Polasz, Spec. Chim. A, 120, 287, (2014).


21

Spektroskopia efektu Mössbauera w badaniach haloizytu

Aneta Hanc-Kuczkowska, Ryszard Męczyński

Instytut Nauki o Materiałach, Uniwersytet Śląski,

ul. 75 Pułku Piechoty 1a, 41-500 Chorzów

[email protected]

W ostatnich latach dużym zainteresowaniem cieszą się drobnoziarniste,

uwodnione glinokrzemiany określane jako minerały ilaste zwane glinkami.

Głównymi przedstawicielami tego typu minerałów jest kaolinit oraz haloizyt.

W Polsce występuje jedno z największych, jednorodnych złóż haloizytu

tj. kopalnia odkrywkowa „Dunino” w Krotoszycach, która jest jedną z trzech

kopalni haloizytu na świecie. Złoże odznacza się jednorodnością składu i wysoką

czystością. Dzięki specyficznej budowie warstwowo-rurkowej haloizyt

występujący w Polsce znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu

i ochronie środowiska jako środek sorpcyjny, w produkcji koagulantów,

glinek kosmetycznych, nawozów, biofiltrów, oraz pigmentów do farb.

Możliwości aplikacyjne haloizytu można podwyższać przez odpowiednie

modyfikacje mechaniczne oraz chemiczne. W medycynie haloizyt stosowany jest

głównie do produkcji lekarstw o przedłużonym działaniu. Dane literaturowe

wskazują, iż leki zawierające haloizyt uwalniają się równomiernie przez ponad

10-krotnie dłuższy czas dzięki temu uzyskuje się wielokrotnie lepsze ich

wykorzystanie i znacznie mniejsze efekty uboczne [1].

Autorzy niniejszej pracy prezentują wyniki badań uzyskane

z zastosowaniem spektroskopii efektu Mössbauera prowadzone w celu określenia

składu mineralogicznego i chemicznego faz zawierających żelazo w próbkach

kopaliny z pokładów „Dunino” na Dolnym Śląsku otrzymanych przez separację

i obróbkę mechaniczną. Badania prowadzono w celu weryfikacji możliwości

zastosowania badanych materiałów w przemyśle farmaceutycznym.

[1] R. Kamble, M. Ghag, S. Gaikawad, B. K. Panda, J Adv Scient Res, 3(2) 25-29

(2012)


22

Obrazowanie ramanowskie procesów korozyjnych przebiegających na

podłożach metalicznych pokrytych grafenem

Agnieszka Haraa, Aleksandra Krajewska

b, Włodzimierz Strupiński

b, Piotr Ozga

a

a Polska Akademia Nauk, Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej,

ul. Reymonta 25, 30-059 Kraków b Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Wólczyńska 133, Warszawa

[email protected]

Grafen jest obecnie niezwykle znaczącym i nowoczesnym materiałem ze

względu na swoje unikalne właściwości. Zastosowanie warstwy grafenu na

podłożach metalicznych ma swoje uzasadnienie w badaniu jego właściwości

barierowych w procesach lutowniczych i korozyjnych. Szczelność grafenu jest

podstawową cechą bariery chroniącej przed korozją. Z doniesień literaturowych

oraz własnych obliczeń wynika, że grafen jest nieprzepuszczalny dla atomów

i cząsteczek chemicznym [1], co może znacząco przyczyniać się do zwiększania

odporności na korozję podłoży zabezpieczanych warstwą lub międzywarstwą

grafenową.

Spektroskopia Ramana jest nieniszczącą i sprawdzoną techniką badań

zarówno warstw grafenu jak i produktów korozji. W typowym widmie

ramanowskim grafenu można zaobserwować dwa pasma: G i 2D, natomiast

w realnych strukturach grafenowych (materiałach grafenowych) pojawiają się

dodatkowe pasma D, D’ itd. Analizując parametry tych pasm, takie jak szerokość,

średnia wartość przesunięcia ramanowskiego, intensywność oraz stosunki ich

intensywności można dokonać analizy własności materiału grafenowego, takich,

jak np. grubość, zdefektowanie, poziom naprężeń, domieszkowanie [2].

Celem pracy jest zbadanie jakości grafenu oraz zmian zachodzących

w warstwach w trakcie procesu korozji za pomocą Spektroskopii Ramana.

Do badań wykorzystano podłoże miedziane oraz stalowe. Na miedzi grafen został

wytworzony bezpośrednio metodą CVD, a na podłoża stalowe został

przetransferowany za pomocą PMMA. Dokonano obrazowania ramanowskiego

zmian zachodzących podczas procesów korozyjnych na badanych podłożach oraz

w materiale grafenowym.

[1] J. S. Bunch, i in., Nano Letters, 8, 8 (2008).

[2] K. Grodecki, Materiały Elektroniczne, T.41, Nr 1/2013. Podziękowania: Ta praca została sfinansowana przez IMIM PAN Z1 i POIG

01.01.02-00-015/09-00 ZAMAT).


23

Charakterystyka fizykochemiczna i fotochemiczna polialliloaminy

funkcjonalizowanej tyminą

Agnieszka Iwanowska, Magdalena Wytrwał, Krzysztof Szczubiałka,

Maria Nowakowska

Zespół Nanotechnologii Polimerów i Biomateriałów, Wydział Chemii,

Uniwersytet Jagielloński, ul. Ingardena 3, 30-060 Kraków

[email protected]

W ciągu ostatnich lat, wraz z postępującym rozwojem nauki zwiększyło się

zainteresowanie dotyczące nowoczesnych fotosieciowanych biomateriałów

polimerowych. Synteza tego typu materiałów jest niezwykle ważna ze względu na

ich praktyczne zastosowanie w przemyśle biomedycznym. Proces fotosieciowania

cechuje się bardzo dużą szybkością, efektywnością oraz zachodzi w temperaturze

pokojowej. Chromofory tyminy posiadają zdolność do fotosieciowania polimerów

inicjowanego przez promieniowanie UV oraz naturalną biozgodność.

Przedstawiony polimer ulega reakcji fotodimeryzacji w wyniku powstania

wiązania kowalencyjnego pomiędzy sąsiednimi grupami tyminy. Głównym celem

prezentowanych badań było otrzymanie chlorowodorku polialliloaminy (PAH)

funkcjonalizowanego tyminą, który dzięki swoim właściwościom

fizykochemicznym oraz fotochemicznym doskonale wpisuje się w obszar

poszukiwań zaawansowanych oraz funkcjonalnych materiałów biomedycznych.


24

Właściwości mechaniczne i optyczne szkieł z powłoką tlenku cyrkonu

otrzymaną metodą zol-żel

R. Jadacha, M. Sitarz

a, E. Długoń

a, M. Drajewicz

b, M. Reben

a

a Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie, al. Adama

Mickiewicza 30, 30-059 Kraków b Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza w Rzeszowie,

ul. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów

[email protected]

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań prowadzonych nad

próbkami szkła samochodowego pokrytego warstwami tlenku cyrkonu za pomocą

metody zol-żel. Jest to metoda niskotemperaturowej chemicznej syntezy

materiałów tlenkowych (SiO2, ZrO2, Al2O3. Warstwy nałożone zostały za pomocą

techniki „dip-coating”, która polega na zanurzaniu próbki w roztworze zolu,

przetrzymywaniu jej określony czas, a następnie wynurzaniu z odpowiednią

prędkością. Kontrolując parametry tej techniki, można otrzymać warstwy o różnej

grubości i morfologii. Próbki wraz z nałożonymi warstwami zostały wygrzane

w określonych temperaturach.

Do otrzymania powłok wykorzystane zostały dwa rodzaje zolu

(zole o różnym stężeniu pierwiastka cyrkonu). Część próbek została pokryta

jednokrotnie, część dwukrotnie, a część trzykrotnie oraz wygrzana. Część próbek

została wygrzana sekwencyjnie tj. pomiędzy nakładaniem odpowiednich ilości

powłok. Tak otrzymane próbki szkła wraz z nałożonymi powłokami zostały

poddane badaniom: obserwacji nałożonej warstwy przy użyciu SEM, badania

transmisji światła widzialnego za pomocą Spektrofotometru UV-Vis oraz badania

mikrotwardości Havers’a.

Obserwacje otrzymanych próbek pod Skaningowym Mikroskopem

Elektronowym dowiodły istnienia warstw cyrkonowych. Badania mikrotwardości

Havers’a wykazały w niektórych przypadkach nawet dwukrotny wzrost twardości

próbek względem szkła bazowego. Badania transmisji światła zostały

przeprowadzone dla próbek charakteryzujących się największą wartością

mikrotwardości. Wyniki tych badań wykazują transmisje na poziomie 60-80%.

Według przepisów prawnych transmisja światła dla szyby samochodowej

przedniej powinna wynosić nie mniej niż 75%, a dla szyb przednich bocznych nie

mniej niż 70%. Warunki te spełniają próbki szkła pokryte pojedynczą lub

podwójną warstwą zolu i wygrzane. Pozostałe próbki charakteryzują się

transmisją poniżej 70%. Zachowując kompromis pomiędzy wartością transmisji

oraz twardości, próbki szkła pokryte dwukrotną warstwą zolu oraz wygrzane,

charakteryzują się najlepszymi właściwościami.

Podziękowania: Praca powstała w wyniku realizacji projektu badawczego

o nr 014/15/B/ST8/0282 finansowanego ze środków Narodowego Centrum Nauki.


25

Polisacharydowe nanokapsuły z ciekłymi rdzeniami jako nośniki leków

Małgorzata Janika, Gabriela Zając

a, Joanna Szafraniec

a,b, Szczepan Zapotoczny

a

a Zakład Chemii Fizycznej i Elektrochemii, Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński,

ul. Ingardena 3 30-060 Kraków b

Katedra Technologii Postaci Leku i Biofarmacji, Wydział Farmaceutyczny,

Collegium Medicum Uniwersytet Jagielloński, ul. Medyczna 9 30-688 Kraków [email protected]

Polisacharydowe nanokapsuły na ciekłych rdzeniach otrzymywane techniką

bezpośredniej emulsyfikacji fazy wodnej z rozpuszczonym polisacharydem i fazy

olejowej to biokompatybilne nanozbiorniki o interesujących właściwościach

fizykochemicznych [1]. Wnętrze kapsuł stanowi środowisko dla lipofilowych

związków aktywnych, zaś stabilizacja olejowego rdzenia realizowana jest za pomocą

zakotwiczonych w płynnym rdzeniu alkilowych łańcuchów bocznych, którymi

zmodyfikowane są biopolimery. Pozwala to na wyeliminowane niekorzystnych dla

zastosowań biomedycznych małocząsteczkowych związków powierzchniowo

czynnych, które są powszechnie stosowane jako stabilizatory układów emulsyjnych.

Otrzymane nanokapsuły stanowią trwałe struktury scharakteryzowane pod kątem

stabilności, właściwości fizycznych oraz chemicznych. Znana jest m.in. morfologia

opisywanych struktur, rozmiary, efektywność enkapsulacji. W swej obecnej postaci są

materiałem gotowym do badań biologicznych, jak również potencjalnymi

kandydatami do bardziej wyspecjalizowanych modyfikacji mających na celu nadanie

im unikatowych właściwości.

[1] J. Szafraniec, M. Janik, J. Odrobińska, S. Zapotoczny, Nanoscale, 7, 5525 – 5536

(2015).

Podziękowania: Badania współfinansowane ze środków NCN

(grant nr 2015/17/N/ST5/01960)


26

Modyfikowane nanocząstki (SPION) z kowalencyjnie przyłączonymi

przeciwciałami monoklonalnymi jako nowoczesny kontrast MRI do

obrazowania wczesnych zmian zapalnych śródbłonka

Agnieszka Kaczyńska, Katarzyna Guzdek, Anna Karewicz, Joanna

Lewandowska-Łańcucka, Maria Nowakowska

Uniwersytet Jagielloński w Krakowie, Wydział Chemii, Zakład Chemii Fizycznej

i Elektrochemii, Zespół Nanotechnologii polimerów i biomateriałów

[email protected]

Prowadzone w ostatnich latach intensywne badania nad nowymi

możliwościami wczesnego wykrywania zmian chorobowych zaowocowały

pojawieniem się szeregu nowoczesnych metod diagnostyki medycznej.

Jedną z takich metod jest obrazowanie rezonansem magnetycznym (MRI),

które umożliwia uzyskiwanie w sposób bezinwazyjny szczegółowych

obrazów zmienionych chorobowo tkanek lub narządów. Proponowane

badania mają na celu otrzymanie i szczegółową charakterystykę

fizykochemiczną nowoczesnego kontrastu do MRI, zawierającego

superparamagnetyczne nanocząstki tlenku żelaza (superparamagnetic iron

oxide nanoparticles - SPION). Uważa się, że zastosowanie nanocząstek

posiadających na powierzchni kowalencyjnie związane przeciwciała

monoklonalne pozwoli na celowane dostarczenie SPION do śródbłonka, a

w efekcie na dokładną ocenę jego morfologii, ze szczególnym

uwzględnieniem wczesnych zmian zapalnych. W toku przeprowadzonych

badań otrzymano nanocząstki o średnich rozmiarach około 130 nm,

stabilizowane poprzez pokrycie ich powierzchni kationową pochodną

chitozanu. W celu kowalencyjnego przyłączenia przeciwciał, powierzchnia

SPION została następnie aktywowana poprzez wprowadzenie ugrupowań

tosylowych. Wykonano badania biologiczne potwierdzające możliwość

zastosowania uzyskanych struktur do obrazowania za pomocą MRI.

Podziękowania: Praca finansowana przez Unię Europejską ze środków

Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu

Innowacyjna Gospodarka, grant „Śródbłonek naczyniowy w chorobach

cywilizacyjnych: od badań poznawczych do oferty innowacyjnego leku o

działaniu śródbłonkowym” (No POIG.01.01.02-00-069/09).


27

Spektroskopia czasów życia pozytonów PALS jako metoda badań

stopnia zdefektowania materiałów o strukturze nieuporządkowanej

Katarzyna Kotynia

Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Instytut Fizyki,

Politechnika Częstochowska,

al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

[email protected]

W pracy przedstawiono wykorzystanie spektroskopii czasów życia

pozytonów PALS (Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy) jako metody

niezwykle użytecznej w badaniu materiałów o strukturze nieuporządkowanej

(szkieł metalicznych, chalkogenitkowych, tlenkowych) oraz polimerów (soczewki

kontaktowe). Metoda PALS jest szczególnie czuła na wykrywanie w materiałach

defektów strukturalnych, w których pułapkowany może być zarówno pozyton

(defekty liniowe i objętościowe), jak i pozyt (luki, wolne objętości). Aby atom

pozytu mógł powstać, pozyton musi trafić w lukę o odpowiedniej objętości.

Na podstawie czasu życia można określić czy takie atomy powstały.

Obliczone parametry wychwytu pozytonów i pozytu w badanych,

nieuporządkowanych strukturalnie materiałach pozwalają wyciągnąć wnioski

dotyczące stopnia i charakteru zdefektowania badanych materiałów.

W niniejszej pracy do opisania zależności pomiędzy czasem życia ortopozytu

o-Ps, a rozmiarem wolnej objętości posłużono się modelem Tao–Eldrupa.

Zakłada on, że pozyt jest zlokalizowany w pojedynczej kulistej studni potencjału.

Należy nadmienić, że celem pracy nie było określenie występujacych

defektów,ale wykazanie, iż nie we wszystkich materiałach występuje ten sam

rodzaj defektów.


28

Charakterystyka spektroskopowa i mikroskopowa pojedynczego

przerzutu guza pęcherza moczowego do móżdżku -wyniki wstępne

Maciej Kupajskia, Michał Tkocz

a, Aneta Hanc-Kuczkowska

b,

Oliwia Starczewskab

a Wojewódzki Szpital Specjalistyczny nr 5; Kliniczny Odział Urologii, plac

Medyków 1, 41-221 Sosnowiec a Instytut Nauki o Materiałach, Uniwersytet Śląski,


[email protected]

Zdolność komórek nowotworowych do rozsiewu z pierwotnego ogniska do

najbliższych i odległych tkanek i narządów jest nieodłączną cechą nowotworów

złośliwych, która jest główną przyczyną niepowodzeń w leczeniu wielu typów

nowotworów. Zrozumienie komórkowych procesów odpowiedzialnych za rozsiew

nowotworów i poznanie molekularnych markerów inwazyjności może być

użyteczne w celu udoskonalania diagnostyki i prognozowania przebiegu choroby

oraz poznania czynników odpowiedzialnych za inwazyjność nowotworów[1].

Autorzy podjęli próbę wykorzystania metod mikroskopowych oraz

spektroskopii sił atomowych-AFM w korelacji ze standardową diagnostyką

medyczną w celu charakterystyki własności fizyko-chemicznych komórek

pobranych z obszaru zmian pierwotnych i przerzutowych chorego z rozpoznaniem

zmiany guzowatej zlokalizowanej w górnej części robaka móżdżku oraz zmiany

guzowatej w pęcherzu moczowym. Szczegółowy opis wskazanego przypadku

wraz z wynikami badań i dyskusją podano w pracy [2].

Prowadzone badania dowiodły iż, informacje o strukturze, właściwościach

adhezyjnych i zdolności do deformacji komórek nowotworowych umożliwią

znalezienie grupy cech służących do sortowania komórek o określonych

własnościach fizycznych predysponujących do aktywizacji procesów

przerzutowych i inwazyjności guza pierwotnego.

[1] M. S. Wideł , M. Wideł, Postepy Hig Med Dosw., 60, 453-470, (2006)

[2] K. Majcherczyk, M. Tkocz, M. Kupajski, A. Prajsner, M. Banc, Folia

Neuropathologica – Praca przesłana do recenzji


29

Ultracienkie filmy polimerowe otrzymywane

metodą „warstwa po warstwie”

Emilia Lange, Karolina Chojnacka-Górka, Szczepan Zapotoczny


[email protected]

Ultracienkie filmy polimerowe to nowoczesne materiały, które posiadają wiele

potencjalnych zastosowań, między innymi jako powłoki funkcjonalne w medycynie

i przemyśle. Otrzymywane są drogą samoorganizacji z wykorzystaniem

oddziaływań elektrostatycznych [1].

Cel niniejszego opracowania stanowiło określenie optymalnych warunków

syntezy filmów polimerowych ze zmodyfikowaną strukturą.

Modyfikację strukturalną osiągnięto poprzez odkładanie dużych (w odniesieniu do

innych związków nieorganicznych) cząsteczek tlenku molibdenu o strukturze

w kształcie pierścienia w multiwarstwach polielektrolitowych złożonych z: chlorku

poli(diallilodimetyloamoniowego) (PDADMAC) i poli(styrenosulfonianu sodu)

(PSS), będących odpowiednio polikationem i polianionem.

Syntezę przeprowadzono na powierzchni płytek szklanych i kwarcowych.

Przyrost warstwy monitorowany był z zastosowaniem spektroskopii UV-VIS

i elipsometrii.

Stosowany w syntezie kompleks molibdenu charakteryzuje się pierścieniową

strukturą oraz występuje w dwóch formach: zdefektowanej i niezdefektowanej [2].

Pierścienie bez defektów mogą nakładać się bocznie i tworzyć struktury w kształcie

nanorurek węglowych [2]. Natomiast kompleks w formie zdefektowanej może

tworzyć łańcuchowe struktury poprzez czołowe nakładanie się [2]. Dzięki swej

specyficznej strukturze kompleks można funkcjonalnie porównać do szkieletów

metaloorganicznych [3] (ang. Metal Organic Frameworks), w środku torusa

potencjalnie można umieścić mniejsze cząsteczki.[2]

[1] X. Zhang, H. Chen, H. Zhang Chemical Communications 1395, 1395-1405,

(2007).

[2] A. Müller, P. Gouzerh Chem. Soc. Rev. 41, 7431-7463, (2012).

[3] A.U Czaja, N. Trukhan, U. Müller, Chem. Soc. Rev. 38, 1284–1293 (2009).


30

Spektroskopia IR, Ramana oraz NMR jako narzędzia badań struktury

glinokrzemianowych szkliw ceramicznych z układu

SiO2-Al2O3-CaO-MgO-K2O-Na2O modyfikowanych dodatkiem ZnO

Magdalena Leśniak, Janusz Partyka, Maciej Sitarz

Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica, Wydział Inżynierii Materiałowej

i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

[email protected]

W niniejszej pracy zaprezentowano wpływ wzrastającej zawartości jonów

Zn2+

na strukturę matrycy szklanej aplikacyjnych szkliw ceramicznych z układu

SiO2-Al2O3-CaO-MgO-K2O-Na2O, modyfikowanych dodatkiem ZnO w ilości 5,

10, 15, 20 oraz 25% masowych. Strukturę otrzymanych materiałów zbadano przy

pomocy spektroskopii IR, Ramana oraz 27

Al i 29

Si NMR.

Na podstawie wyników badań IR oraz spektroskopii Ramana wykazano,

że wzrost zawartości Zn2+

wywiera depolimeryzujący wpływ na strukturę

wszystkich badanych szkieł.

Przeprowadzone badania próbek na jądrach 27

Al oraz na jądrach 29

Si

wykazały, że wszystkie jony glinu i jony krzemu w strukturze otrzymanych szkieł

mają koordynację tetraedryczną i tym samym tworzą więźbę szkła.

[1] L.C.D.R Neuville, G. Calas, J. Non-Cryst. Solids, 274, 110–114 (2000).

[2] P. Colomban, O. Paulsen, J. Am Ceram. Soc., 88, 390-395 (2005).

[3] M. Sitarz, J. Mol.Struct., 887, 237-248 (2008).

Podziękowania: Praca powstała w wyniku realizacji projektu badawczego

o nr 2015/19/N/ST8/00486 finansowanego ze środków Narodowego Centrum

Nauki.


31

Kinetyka tworzenia i właściwości monowarstw hydrofilowych cząstek

polimerowych

Dawid Lupaa, Monika Wasilewska

a, Zbigniew Adamczyk

a, Teresa Basinska

b,

Monika Goseckab

a Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. Jerzego Habera Polskiej

Akademii Nauk ul. Niezapominajek 8, 30-239 Kraków b Centrum Badań Molekularnych i Makromolekularnych Polskiej Akademii Nauk

ul. Sienkiewicza 112, 90-363 Łódź

[email protected]

Monowarstwy mikrocząstek polimerowych, utworzone na różnorodnych

powierzchniach międzyfazowych stanowią interesujące zagadnienie badawcze.

Mimo swoich unikatowe właściwości, monowarstwy mikrocząstek hydrofilowych

otrzymane w procesie kontrolowanym dyfuzyjnie nie zostały dotychczas

dostatecznie opisane w literaturze. Wobec tego, głównym celem niniejszej pracy

jest określenie mechanizmu samoorganizacji cząstek typu core-shell na

powierzchni międzyfazowej.

Mikrocząstki polistyrenowe z warstwą powierzchniową wzbogaconą

w α-tert-butoksy-ω-winylobenzylopoliglicydol otrzymano metodą polimeryzacji

emuslyjnej. Po oczyszczeniu otrzymanych układów zbadano podstawowe

właściwości fizykochemiczne cząstek (średnica hydrodynamiczna, ruchliwość

elektroforetyczna) w szerokim zakresie wartości siły jonowej i pH.

Proces osadzania mikrocząstek prowadzono w warunkach kontrolowanych

dyfuzyjnie z zachowaniem stałości temperatury, pHi siły jonowej suspensji.

Stężenie powierzchniowe zaadsorbowanych mikrocząstek wyznaczono stosując

obrazowanie AFM.

W toku przeprowadzonych badań wykazano, że struktura mikrocząstek

znacząco wpływa zarówno na osiąganą wartość pokrycia maksymalnego,

jak również na właściwości otrzymanej monowarstwy. Wzbogacenie warstwy

powierzchniowej w poliglicydol umożliwia osiąganie większych wartości

pokrycia maksymalnego, co wynikaz wzajemnej penetracji przez zewnętrzne

warstwy mikrosfer. Dodatkowe badania pozwoliły wykazać, że w porównaniu

z powierzchnią referencyjną, otrzymane monowarstwy znacznie słabiej

oddziałująz albuminą ludzką. Stwarza to potencjalne możliwości zastosowania

otrzymanych monowarstw jako materiału o właściwościach antyadhezyjnych

wobec białek.


32

Wpływ syntetycznego lipidu kationowego – EPOPC - na modelowe

błony komórek bakteryjnych

Marzena Mach, Paweł Wydro

Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński, ul. Ingardena 3, 30-060 Kraków

[email protected]

Syntetyczne lipidy kationowe jako nowe związki amfifilowe z dodatnim

ładunkiem grupy hydrofilowej, posiadają ogromne znaczenie w szeregu

zastosowań medycznych, farmaceutycznych i biotechnologicznych.

Wykorzystuje się je jako substancje antybakteryjne, nośniki leków oraz w terapii

genowej. Wiele z tych związków wykazuje jednak silną toksyczność do komórek

zwierzęcych. Z tego powodu syntezuje się coraz to nowsze lipidy kationowe,

które będą wykazywać niską cytotoksyczność zachowując jednocześnie swoje

specyficzne właściwości. Etylowe pochodne diacylofosfatydylocholin są nową

grupą lipidów kationowych, które dzięki dużemu podobieństwu strukturalnemu do

naturalnych fosfolipidów, charakteryzują się niższą cytotoksycznością w stosunku

do innych lipidów kationowych. Badania naukowe pokazują, iż związki te są

dobrymi kandydatami do zastosowania jako nośniki materiału genetycznego

i leków. Pomimo braku badań pod kątem właściwości antybakteryjnych to przez

analogię do innych kationowych związków amfipatycznych, można przypuszczać,

iż mogą one takie własności wykazywać.

Przeprowadzone badania miały na celu określenie wpływu chlorku

1-palmitoilo-2-oleilo-sn-glicero-3-etylofosfocholiny (EPOPC) na główne

składniki membran bakteryjnych (POPE, POPG) a także na organizację

molekularną mieszanej monowarstwy POPE/POPG, w której stosunek molowy

lipidów wynosił odpowiednio 3:1 i odpowiadał ich proporcji w naturalnej

membranie komórek bakterii. W pomiarach wykorzystano technikę filmów

Langmuira oraz mikroskopię kąta Brewstera.

Uzyskane wyniki pokazują, iż oddziaływania między lipidami w mieszanych

monowarstwach silnie zależą zarówno od zawartości EPOPC jak i rodzaju lipidu

tworzącego modelową błonę biologiczną. Obecność badanego lipidu kationowego

w badanych układach, spowodowała pojawienie się korzystnych i przyciągających

oddziaływań oraz zwiększenie stopnia kondensacji i upakowania cząsteczek

w mieszanych monowarstwach. Najsilniejsze przyciągające interakcje

międzycząsteczkowe wystąpiły w układzie POPG/EPOPC. Można zatem

przypuszczać, że występowanie ujemnie naładowanych fosfatydylogliceroli

w naturalnych błonach bakteryjnych może ułatwić wbudowywanie się EPOPC

w membranę, co z kolei może prowadzić do zaburzenia struktury i ładunku

biomembrany, a w konsekwencji doprowadzić do śmierci komórek bakteryjnych.


33

Otrzymywanie monowarstw nanocząstek złota o kontrolowanej

strukturze

Julia Maciejewska-Prończuk, Maria Morga, Zbigniew Adamczyk,

Magdalena Oćwieja, Małgorzata Zimowska

Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. Jerzego Habera Polskiej

Akademii Nauk, ul. Niezapominajek 8, 30-239 Kraków

[email protected]

Nanocząstki złota znalazły zastosowanie w wielu gałęziach nauki

i przemysłu m. in. w katalizie, diagnostycznych testach immunologicznych oraz

w medycynie. Głównym celem badań było otrzymanie stabilnych monowarstw

nanocząstek złota o kontrolowanej strukturze oraz właściwościach.

Suspensję nanocząstek złota zsyntezowano metoda chemiczną przy pomocy

kwasu chlorozłotowego i cytrynianu trisodu. Otrzymany zol scharakteryzowano

w objętości przy użyciu metody dynamicznego rozpraszania światła oraz

mikroelektroforezy. Kinetykę osadzania nanocząstek złota badano za pomocą

mikrowagi kwarcowej z dyssypacją energii (QCM – D), obrazowania skaningową

mikroskopią elektronową (SEM) oraz potencjału przepływu. Pomiary prowadzono

dla różnych wartości pH, sił jonowych, stężeń suspensji oraz prędkości

przepływu. Porównując wyniki otrzymane za pomocą poszczególnych metod

stwierdzono znikomy stopień uwodnienia otrzymanych monowarstw. Na ich

podstawie wyprowadzono uniwersalna zależność opisującą kinetykę transferu

masy dla różnych prędkości przepływu oraz współczynników dyfuzji.

Uzyskane wyniki pozwoliły na opracowanie unikatowej procedury przygotowania

monowarstw nanocząstek złota o kontrolowanym pokryciu i rozkładzie cząstek.

Podziękowania: Praca finansowana z projektów: UMO-2015/19/B/ST5/00847

i UMO-2015/17/D/ST4/00569


34

Fotosieciowane materiały hybrydowe oparte na żelatynie, alginianie

i czątkach krzemionkowych jako potencjalne rusztowania

do regeneracji tkanki kostnej

Katarzyna Mysteka, Joanna Lewandowska-Łańcucka

a, Arn Mignon

b, Sandra Van

Vlierbergheb,c

, Anna Łatkiewiczd, Maria Nowakowska

a

a Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński, ul. Ingardena 3, 30-060 Kraków

b Department of Organic and Macromolecular Chemistry, Ghent University

c Brussels Photonics Team, Vrije Universiteit Brussel

d Laboratory of Field Emission Scanning Electron Microscopy and Microanalysis,

Institute of Geological Science, JU

[email protected]

Inżynieria tkankowa to interdyscyplinarna dziedzina badań zajmująca się

tematyką regeneracji tkanki żywej, wówczas gdy doszło do jej utraty lub

uszkodzenia na skutek urazu lub choroby.[1] W tym zakresie opracowywanie

rusztowań, które spełniałyby wszystkie kryteria niezbędne do zapewnienia

mechanicznego wsparcie oraz środowiska sprzyjającego adhezji i proliferacji

komórek jest jednak bardzo trudne.[2]

Prezentowana praca opisuje syntezę, fizyko-chemiczne oraz biologiczne

właściwości nowych fotosieciowanych materiałów hybrydowych wytwarzanych

z hydrożeli żelatynowo-alginianowych i cząstek krzemionkowych, które wykazują

potencjał do zastosowania ich jako rusztowania do regeneracji tkanki kostnej.

Zarówno alginian, jak i żelatyna zostały sfunkcjonalizowane odpowiednio

grupami metakrylanowymi i metakrylamidowymi, tak aby były one podatne na

sieciowanie promieniowaniem UV. Jako fotoinicjator zastosowano Irgacure 2959.

Cząstki krzemionkowe wprowadzano do zoli polimerowych w dwóch rozmiarach:

S1 – 210 nm, S2-438 nm i dwóch stężeniach: C1 – 3.8mg/ml, C2 – 1.9 mg/ml.

Określono stopień pęcznienia, frakcję żelu oraz właściwości mechaniczne

matryc hydrożelowych i zestawiono je z wartościami otrzymanymi dla materiałów

hybrydowych. Przeprowadzono również badania in vitro na dwóch liniach

komórkowych: MEF i MG-63. Badania te wykazały, iż wprowadzenie cząstek

krzemionkowych do matryc biopolimerowych nie wpływa znacząco na

cytotoksyczność materiałów. Przeprowadzone eksperymenty mineralizacji

w warunkach sztucznego osocza potwierdziły, że wprowadzenie cząstek

krzemionkowych korzystnie wpływa na tworzenie się struktur

hydroksyapatowych na powierzchni materiałów. [1] L. Xiaoshuai, i in., Journal of Materials Science: Materials in Medicine , 27,

77, (2016)

[2] A. Martínez, , M. D. Blanco, N. Davidenko, R. E. Cameron, Carbohydrate

Polymers. 132, 606-619, (2015)


35

Hemozgodność wielowarstwowych powłok polielektrolitowych

Aldona Mzyk, Klaudia Trembecka-Wójciga, Roman Major, Bogusław Major

Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN,

ul. Reymonta 25, 30-059 Kraków

[email protected] Sukces integracji biomedycznych implantów z tkankami organizmu

ludzkiego zależy od struktury chemicznej, właściwości mechanicznych oraz

charakterystyki powierzchni zastosowanych do ich konstrukcji biomateriałów.

W przypadku biomateriałów dedykowanych do kontaktu z krwią główne

zagrożenie stanowi brak możliwości generowania mechanizmów regulujących

procesy aktywacji układu krzepnięcia, które w warunkach fizjologicznych

kontrolowane są poprzez aktywność komórek śródbłonka. Obecnie prace nad

zapewnieniem hemozgodności urządzeń/implantów wspomagających pracę

układu sercowo-naczyniowego skupione są wokół modyfikacji powierzchni

z zachowaniem właściwości strukturalnych i mechanicznych zastosowanych

materiałów konstrukcyjnych. Jednym z nurtów jest funkcjonalizacja powierzchni

powłokami naśladującymi macierz zewnątrzkomórkową, które mają za zadanie

wspomagać proces endotelializacji implantu w warunkach in vivo.

Wytwarzanie wielowarstwowych powłok polielektrolitowych z polimerów

naturalnych, jest jednym z możliwych sposobów otrzymywania tego typu pokryć.

Właściwości fizyko-chemiczne wielowarstw mogą być modulowane, dzięki

czemu są one dogodnymi układami do prowadzenia badań nad hemozgodnością

w funkcji właściwości powierzchni. Postęp w pracach nad nową generacją

biomateriałów wymaga zrozumienia synergistycznego wpływu parametrów

biochemicznych i mechanicznych na procesy adsorpcji białek i odpowiedź ze

strony elementów morfotycznych krwi. W związku z tym, prowadzone przez nas

badania skupione są na projektowaniu wielowarstwowych powłok

polielektrolitowych o zróżnicowanej charakterystyce. Z uwagi na wcześniej

wykazaną wysoką efektywność endotelializacji jako modelowy system wybrano

filmy chitozan/siarczan chondroityny. Fizyko-chemiczne właściwości

wielowarstwy regulowano poprzez zastosowanie sieciowania chemicznego oraz

immobilizację nanocząstek, co pozwoliło na identyfikację kluczowych

parametrów regulujących proces adsorpcji białek osocza, aktywacji i adhezji

elementów morfotycznych krwi w odpowiedzi na kontakt z opracowanymi

powłokami.


36

Polymer Capsules as Potential Nanoreactors

Joanna Odrobińska, Joanna Szafraniec, Szczepan Zapotoczny

Jagiellonian University, Faculty of Chemistry, Ingardena 3, 30-060 Kraków

[email protected]

Considerable efforts have been dedicated to the fabrication of well-defined

polymeric nanocapsules that may serve as nanocontainers for carrying and

controlled release of active substances or as reaction chambers for performing

processes in a controlled manner or in confined environments. Polymer-based

nanocapsules provide advantages of hollow and porous systems for the mentioned

applications.

Different types of polymers have been investigated in order to find the most

appropriate material which can be used for preparation of effective carriers.

One of the intensively studied group are amphiphilic copolymers. Due to the

presence of hydrophobic and hydrophilic mers, the polymeric chain exhibits

different behavior depending on the external environment. In this work we present

surfactant-free approach for preparation of nanocapsules templated on liquid oily

cores that are stabilized by amphiphillic graft copolymers.

Formation of such nanocapsules was tracked by dynamic light scattering

measurements and the ability of encapsulation of hydrophobic compounds inside

the liquid cores and their fusion was investigated by fluorescent spectroscopy

and confocal microscopy studies.


37

Modyfikowany nanoporowaty tlenek tytanu(IV) jako potencjalny

materiał implantologiczny

Anna Pawlik, Grzegorz D. Sulka

Uniwersytet Jagielloński, Wydział Chemii, Ingardena 3, 30-060 Kraków

[email protected]

Anodyzacja jest metodą elektrochemiczną, która pozwala na uzyskanie

uporządkowanej warstwy tlenku na powierzchni metalu, np. tytanu.

Powstała warstwa anodowego, nanoporowatego tlenku tytanu(IV) (ATO) jest

bioaktywna. Modyfikacja warstw TiO2 prowadzi do dalszej poprawy zdolności

materiału do integracji z tkanką kostną. Zanurzenie warstw ATO w roztworze

wodorotlenku sodu (NaOH) skutkuje powstaniem tytanianu sodu na powierzchni

porów [1]. Z kolei, modyfikacja nanoporowatego TiO2 silanami pozwala na

zmianę hydrofilowości materiału [2].

Nanoporowaty tlenek tytanu(IV) został zsyntezowany w trójstopniowym

procesie anodyzacji w roztworze na bazie glikolu etylenowego, zawierającego

wodę i jony fluorkowe przy zastosowaniu stałego potencjału równego 40 V.

Została zastosowana dwuetapowa modyfikacja: w pierwszym etapie warstwy

TiO2 zostały zanurzone w roztworze NaOH o stężeniu 0,5 lub 1 mol/dm3 na 15

min., a następnie w 100% roztworze 3-aminopropylotrietoksysilanie (APTES) na

24 godz. W celu otrzymania anatazu lub mieszaniny anatazu i rutylu próbki były

wygrzewane w temperaturze 400 lub 600 ºC przez 2 godz. Został zbadany wpływ

struktury krystalicznej nanoporowatego TiO2 na efektywność modyfikacji za

pomocą NaOH i APTES. Próbki zostały scharakteryzowane za pomocą

skaningowej mikroskopii elektronowej (Scanning Electron Microscopy, SEM)

oraz rentgenowskiej spektroskopią z dyspersją energii (EDS). Modyfikowany

anodowy tlenek tytanu(IV) został zbadany jako potencjalny nośnik leków.

Ibuprofen, niesteroidowy lek przeciwbólowy, został załadowany do nanoporów.

Uwalnianie leku zostało przeprowadzone w buforze fosforanowy o pH=7,4

w stałej temperaturze 37 ºC. Stężenie leku zostało wyznaczone za pomoca

spektrofotometrii UV-Vis. Model DDD (desorption-desorption-diffusion) został

dopasowany do otrzymanych profili uwalniania ibuprofenu.

[1] Ch. Yao, T.J. Webster, Journal of Biomedical Materials Research. Part B,

Applied Biomaterials, 91, 587 – 595, (2009).

[2] J. Boudon, A.-L. Papa, J. Paris, N. Millot, „Nanomedicine”, Eds. A. Seifalian,

A. de Mel, D.M. Kalaskar, One Central Press, Manchester, 2014, 404-429.

Podziękowanie: Anna Pawlik docenia wsparcie finansowe ze strony Krakowskie

Konsorcjum Naukowe im. Mariana Smoluchowskiego "Materia - Energia -

Przyszłość".


38

Technika progowania Bradleya do maskowania obrazów

hiperspektralnych

Łukasz Pieszczek, Michał Daszykowski

Zakład Chemii Teoretycznej, Instytut Chemii, Uniwersytet Śląski w Katowicach,

ul. Bankowa 14, 40-007 Katowice

[email protected]

Progowanie jest sposobem binaryzacji obrazów dwuwymiarowych.

Technikę stosuje się tam, gdzie istnieje potrzeba wyodrębnienia dwóch grup

obiektów ze zdjęcia. W przypadku danych hiperspektralnych binaryzację

prowadzi się przed analizą obrazu, by oddzielić i usunąć ze zdjęcia woksele tła.

W tym celu wyznaczane są fragmenty obrazu, którego widma reprezentują tło

i próbkę. Następnie, porównując dwie grupy widm określa się długości fal,

przy których występuje największe różnicowanie w intensywnościach obu

fragmentów obrazu hiperspektralnego. Ostatecznie dla wyselekcjonowanych

długości fal wybierane są graniczne intensywności, które odpowiadają za

dyskryminację wokseli na próbkę i tło [1]. Niestety, powyższa metoda może być

stosowana tylko wtedy, gdy tło jest jednorodne, a jego widma znacząco różnią się

od widm próbki. Ponadto taka procedura progowania nie jest w pełni

automatyczna i zmusza użytkownika do wstępnego arbitralnego zadeklarowania

obu regionów obrazu.

W niniejszej pracy przedstawiono technikę maskowania obrazów

hiperspektralnych, działającą w oparciu o adaptacyjne progowanie Bradleya [2].

Progowanie Bradleya pierwotnie zostało zaproponowane jako technika do

binaryzacji zdjęć dokumentów tekstowych. Atutem metody jest wysoka

odporność na lokalne zmiany w doświetleniu obrazu. W rezultacie może być

stosowana tam, gdzie obiekty obserwowane na zdjęciu nakładają się wzajemnie na

siebie. Zaproponowana w badaniu implementacja metody Bradleya umożliwia

automatyzację procesu maskowania zdjęć hiperspekralnych. Może być również

traktowana jako sposób radzenia sobie ze zdjęciami, w których utrudnione jest

ścisłe ustalenie granicy między próbką a tłem.

[1] R. Dorrepaal, C. Malegori, i A. Gowen, J. Infrared Spectrosc., 24, 89, (2016)

[2] D. Bradley, G. Roth, J. Graph. GPU Game Tools, 12, 13, (2007)


39

Zastosowanie różnych nośników polimerowych do kontrolowanego

dostarczania kurkuminy

Aneta Pietraszek, Agnieszka Rojewska, Anna Karewicz, Maria Nowakowska

Zespół Nanotechnologii Polimerów i Biomateriałów, Wydział Chemii,

Uniwersytet Jagielloński, ul. Ingardena 3, 30-060 Kraków

[email protected]

Celem prowadzonych badań jest opracowanie układu do kontrolowanego

podawania związku pochodzenia naturalnego o działaniu terapeutycznym,

kurkuminy. Poza jej tradycyjnym kulinarnym zastosowaniem wykazuje ona

szereg zalet z punktu widzenia biomedycznego, m.in. silne właściwości

przeciwzapalne. W celu poprawy jej niskiej biodostępności, zsyntezowano nowe

nanonośniki na bazie biozgodnych i biodegradowalnych polimerów, PLGA oraz

alginianu sodu i hydroksypropylocelulozy. Dzięki temu kurkumina uwalniana jest

w sposób kontrolowany, a jej stężenie utrzymywane jest na odpowiednim,

leczniczym poziomie (tzw. okno terapeutyczne) znacznie dłużej

niż w przypadku substancji niezamkniętej. Nanocząstki otrzymywano techniką

emulsyjną oraz techniką ekstruzji, dokonując następnie ich charakterystyki

fizykochemicznej (kształt i rozmiar, efektywność zamykania kurkuminy,

stabilność termiczna).

W przyszłości otrzymane nośniki zostaną wykorzystane

jako formulacje do zamykania i kontrolowanego uwalniania kurkuminy

z filmów lub rusztowań polimerowych do zastosowań biomedycznych.

Podziękowania: Badania zrealizowano dzięki finansowaniu uzyskanemu

w ramach grantu Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (NCBiR) INNOTECH

nr K/NCB/000013.


40

Nowe fluorescencyjne koniugaty CdTe-tymina – synteza, właściwości

i potencjalne zastosowania

Łucja Rodzik, Joanna Lewandowska-Łańcucka, Michał Szuwarzyński, Krzysztof

Szczubiałka, Maria Nowakowska

Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński, Ingardena 3, 30-060 Kraków, Poland

[email protected]

Prezentowane są nowe fluorescencyjne materiały oparte na kropkach

kwantowych tellurku kadmu sfunkcjonalizowanych zasadą azotową – tyminą.

Dzięki doskonałym właściwościom spektralnym, fotofizycznym

i fizykochemicznym kropek kwantowych, oparte na nich biosensory mogą być

wykorzystywane do szybkiej, selektywnej i precyzyjnej detekcji związków

niskocząsteczkowych jak i makromolekuł [1]. Opracowywanie nowych sensorów

do detekcji zasad azotowych i ich pochodnych jest niezwykle istotne z uwagi na

fakt, iż nieprawidłowe wartości ich stężeń w organizmie człowieka mogą

świadczyć o stanach chorobowych oraz o zaburzeniach w pracy układu

odpornościowego [2].

Otrzymane koniugaty CdTe-tymina zostały poddane analizie elementarnej,

badaniom za pomocą spektroskopii w podczerwieni (IR), spektroskopii UV-VIS

jak również pomiarom fotoluminescencji. Struktura krystaliczna i skład

chemiczny zostały potwierdzony przy użyciu dyfraktometrii rentgenowskiej

(XRD) i spektroskopii fotoelektronów (XPS). Morfologia i rozmiar otrzymanych

koniugatów został określony techniką wysokorozdzielczej/transmisyjnej

mikroskopii elektronowej (TEM) i (HRTEM) i mikroskopii sił atomowych

(AFM). Na podstawie pomiarów fluorescencyjnych stwierdzono, że utworzony

koniugat reaguje specyficznie i selektywnie nie tylko z komplementarną zasadą

azotową – adeniną, ale również z modyfikowanymi nukleozydami 5’-deoksy-5’-

metylotioadenozyną (MTA) i 2’-O-metyloadenozyną. Tak utworzony koniugat

CdTe-tymina może być potencjalnie wykorzystany jako biosensor do detekcji

biomarkerów adeniny/adenozyny.

[1] J. Du, Y. Wu, X. Hao, X. Zhao, J. Mol. Struct., 1006, 650–654 (2011).

[2] R. H. Wang, H. Zhang, L. Yu, M. Li, M. Li, J. Electroanal. Chem., 750, 65–73

(2015).


41

Badanie kinetyki adsorpcji zanieczyszczeń organicznych na węglu

aktywnym z wykorzystaniem spektrofotometrii UV-Vis

Małgorzata Sęczkowska, Adam Wojciech Marczewski,

Anna Deryło-Marczewska, Agnieszka Chrzanowska

Wydział Chemii, Uniwersytet Marii Curie Skłodowskiej w Lublinie,

pl. Marii Curie-Skłodowskiej 3, 20-031 Lublin

[email protected]

Metody adsorpcyjne są powszechnie wykorzystywane w procesie

oczyszczania wód i ścieków z substancji toksycznych. Zastosowanie węgla

aktywnego jako adsorbentu umożliwia skuteczne usuwanie zanieczyszczeń,

a zwłaszcza organicznych [1-3].

Interesującą grupą substancji są aromatyczne związki organiczne, które są

powszechnie stosowane w wielu gałęziach przemysłu. Z uwagi na interesująca

budowę omawianych związków, a mianowicie obecność pierścienia

aromatycznego w cząsteczce, są one wysoce reaktywne, co umożliwia im

tworzenie nowych związków o zróżnicowanym stopniu toksyczności. Za względu

na ich stosunkowo dobrą rozpuszczalność w wodzie, mogą łatwo migrować do

środowiska [4-5].

Efektywność adsorpcji warunkowana jest przez wiele czynników

odnoszących się do właściwości adsorbentu i adsorbatu środowiska prowadzenia

procesu (pH), temperatury, szybkości mieszania oraz obecności substancji

konkurującej [6-10]. Aktualnie prowadzone są badania w celu podwyższenia

wydajności procesu oczyszczania wód i ścieków. Poznanie wpływu

wymienionych czynników na adsorpcję zanieczyszczeń może mieć kluczowe

znaczenie w kontroli całego procesu. W celu dokładnego i precyzyjnego

oznaczenia zwartości śladowych danego związku po adsorpcji można

wykorzystać spektrofotometrię UV-Vis.

Celem niniejszej pracy było badanie kinetyki adsorpcji zanieczyszczeń

organicznych na węglu aktywnym z wykorzystaniem spektrofotometrii

UV-Vis.

[1] C. Moreno-Castilla, Carbon, 42, 83, (2004).

[2] D. Das, V. Gaur, N. Verma, Carbon, 42, 2949, (2004).

[3] E. Okoniewska, i in., Environ. Ptot. Eng. 39, 135, (2013). [4] N.P. Cheremisinoff, „Handbook of Water and Wastewater Treatment

Technologies”, Butterworth-Heinemann: Boston, 2002.

[5] K. Usharani, i in., Int. J. Environ. Res., 6, 557, (2012).

[6] M. Zahoor, J. Chem. Soc. Pak., 33, 305, (2011). [7] T.M. Ward, F.M. Getzen, Environ. Sci. Technol., 4, 64, (1970).

[8] K. Ebie, i in., Water. Res., 35, 167, (2001). [9] A. Deryło-Marczewska, A.W. Marczewski, Appl. Surf. Sci., 196, 264, (2002). [10] A.W. Marczewski, M. Seczkowska, A. Deryło-Marczewska, M. Blachnio,

Adsorption, 22, 777, (2016).


42

AFM i nanoindentacja jako techniki użyteczne w ocenie

biokompatybilności tkanek chrzęstnych

Oliwia Starczewskaa , Jarosław Paluch

b, Dariusz Chrobak

a,,

Aneta Hanc- Kuczkowskaa, Tomasz Goryczka

a

a Instytut Nauki o Materiałach, Uniwersytet Śląski,

ul.75 Pułku Piechoty 1A, 41-500 Chorzów b Klinika laryngologii, Śląski Uniwersytet Medyczny, 40-007 Katowice

[email protected]

Współczesny świat - poza dynamicznym rozwojem techniki prowadzącym

do poprawy warunków życia człowieka - zmaga się z postępującym rozwojem

chorób cywilizacyjnych i nowotworowych. Choroby te zagrażają zdrowiu i życiu

ludzi - walka z nimi oraz wykrywanie ich na wczesnych etapach rozwoju stają się

priorytetem współczesnej medycyny. Niestety często wykrycie choroby

i usunięcie jej ogniska powoduje nieodwracalne szkody w organizmie człowieka.

Czynnik ten oraz zwiększająca się ilość nieszczęśliwych wypadków, wymusiły

szybki rozwój wiedzy z zakresu implantologii [1].

Powszechnie wiadomo, iż najskuteczniejszym i najbezpieczniejszym

rodzajem przeszczepu, który można wykonać u pacjenta jest przeszczep

autogeniczny - znosi on ryzyko odrzutu wszczepu. Wykonanie takiego

przeszczepu wiąże się z koniecznością pobrania materiału biologicznego z innego

obszaru ciała- ważne jest, aby pobrany materiał spełniał warunki

biokompatybilności. Diagnostyka materiałów biologicznych może być

prowadzona wieloma metodami obrazowania - obniżając skalę obszaru

obserwacji do wielkości nanometrycznych. Skutkuje to możliwością podjęcia

wcześniejszej reakcji chroniących wszczepy. Współcześnie w określeniu

warunków biokompatybilności wykorzystywane są także techniki mikroskopii sił

atomowych (AFM) oraz nanoindentacji [2-5], które w diagnostyce medycznej są

rzadko stosowane ze względu m.in na złożoną i skomplikowaną interpretację

obrazów.

W pracy podjęto próbę różnicowania tkanek chrzęstnych na podstawie

obserwacji prowadzonych z wykorzystaniem AFM oraz nanoindentacji.

Porównano morfologię powierzchni w obszarach nanometrycznych oraz

własności mechaniczne badanych preparatów.

Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono znaczne podobieństwo

w budowie komórek i osnowy międzykomórkowej chrząstek górnego układu

oddechowego. Budowa chrząstki stawowej użytej w charakterze materiału

referencyjnego różni się od morfologii pozostałych chrząstek.

Wartości twardości i modułu Younga wyznaczone dla chrząstek górnych

dróg oddechowych wykazują zbieżność. Parametry te są niższe w porównaniu do

wartości wyznaczonych dla próbki pochodzącej z chrząstki stawowej.

Przeprowadzone badania nanotwardości, sprężystości oraz morfologii

powierzchni badanych tkanek wskazują na wysoką biokompatybilność chrząstki

krtani i nosa.


43

[1] Malejczyk J.: Budowa i immunologia tkanki chrzęstnej, Acta Clinica, 1 (1),

15- 22, (2001).

[2] Rymuza Z., Scientific Problems of Machines Operation ,1 (161), 33-43,

(2010).

[3] D.M. Ebstein, L. Pruitt, Nanotoday, 1 (3), 26-33, (2006).

[4] C.-H. Hsieh, Y.-H. Lin, S. Lin, J.-J. Tsai-Wu, C. H. Herbert Wu., C.-C. Jiang,

Osteoarthritis and Cartilage, 16, 480-488, (2008).

[5] E. M. Darling, S. Zauscher, F. Guilak, OsteoArthritis and Cartilage, 14, 571-

579, (2006).


44

Metody spektroskopowe w charakterystyce zmian nowotworowych

pęcherza moczowego - analiza porównawcza-wyniki wstępne

Michał Tkocza, Maciej Kupajski

a, Aneta Hanc-Kuczkowska

b

a Wojewódzki Szpital Specjalistyczny nr 5; Kliniczny Odział Urologii,

plac Medyków 1, 41-221 Sosnowiec b Instytut Nauki o Materiałach, Uniwersytet Śląski,


[email protected]

Rozpoznawanie zmian ogniskowych na etapie diagnozowania, gdy nie notuje

się jeszcze objawów klinicznych a nieprawidłowe ogniska (guzy) mają średnicę

poniżej 10 mm, możliwe jest za pomocą nowoczesnych metod obrazowania jakim

są metody spektroskopowe i mikroskopowe. Metody obrazowe w diagnostyce

onkologicznej umożliwiają między innymi: wykrywanie i wczesne rozpoznanie

nowotworu, wykrywanie przerzutów, ocenę guza resztkowego i kontrolę po terapii

a ponadto dostarczają informacji o umiejscowieniu, morfologii i rozległości guza

[1].

W niniejszej pracy podjęto próbę charakterystyki własności fizyko-

chemicznych tkanek pobranych z obszaru zmian pierwotnych oraz przerzutowych

zlokalizowanych w pęcherzu moczowym w referencji do tkanki nie zmienionej

chorobowo. Jako metod badawczych użyto poza standardowymi metodami

obrazowania spektroskopii efektu Mӧssbauera oraz metod mikroskopowych

a badania prowadzono w korelacji ze diagnostyką medyczną. Przedmiot badań

stanowiły tkanki pobrane w trakcie standardowo wykonywanego zabiegu przy

czym uzyskanie materiału do badań nie pozostawało w związku z wyborem

metody leczenia i przebiegiem zabiegu operacyjnego.

Uzyskane wskazanymi technikami badawczymi rezultaty wskazują,

że informacje o budowie i strukturze oraz składzie chemicznym tkanek

nowotworowych w relacji do parametrów charakteryzujących tkanki zdrowe,

pozwalają na identyfikację nieprawidłowych ognisk chorobowych na poziomie

submikroskopowym. Wskazane metody stanowią więc cenne uzupełnienie

konwencjonalnie stosowanych technik obrazowania i diagnostyki medycznej.

[1] M. Lipiński, Przegląd Urologiczny, 2, 48-59, (2008)

http://www.przeglad-urologiczny.pl/autor.php?Marek%20Lipi%F1ski


45

Degradacja cylindrospermopsyny za pomocą fotokatalizatora EP-TiO2

Joanna Waś1, Michał Adamski

2, Jan Białczyk

2, Paweł Żmudzki

3,

Krzysztof Szczubiałka1, Maria Nowakowska

1

1Uniwersytet Jagielloński, Wydział Chemii, ul. Ingardena 3, 30-060 Kraków

2Uniwersytet Jagielloński, Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii,

ul. Gronostajowa 7,30-387 Kraków

3Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum, Wydział Farmacji,

ul. Medyczna , 30-688 Kraków

[email protected]

Cylindrospermopsyna (CYN) jest toksyną produkowaną przez wiele

rodzajów sinic [1]. Ta policyklyczna pochodna uracylu jest zwitterjonem dzięki

czemu z łatwością rozpuszcza się w wodzie. Jest to hepatotoksyna bardzo

niebezpieczna dla zdrowia i życia człowieka, toksyczna nie tylko dla wątroby,

lecz również dla nerek. Może także niekorzystnie wpływać na syntezę białek

a także kowalencyjnie modyfikować strukturę DNA i RNA. W celu przeprowadzenia degradacji CYN w wodzie wykorzystano

fotokatalizator na bazie tlenku tytanu(IV) (TiO2) osadzonego na ziarnach perlitu

ekspandowanego (EP). Zastosowany TiO2 charakteryzuje się trwałością oraz

wysoką wydajnością generowania tlenu singletowego pod wpływem światła

ultrafioletowego. EP jest materiałem pochodzenia wulkanicznego zawierającym

w swojej strukturze głównie tlenek krzemu(IV) oraz tlenek glinu(III).

Posiada zdolność utrzymywania się na powierzchni wody dzięki czemu

otrzymany fotokatalizator EP-TiO2 ma zapewniony dostęp światła słonecznego. Dowiedziono, że użycie otrzymanego materiału prowadzi do całkowitego

rozkładu CYN w szerokim zakresie pH. Ponadto fakt utrzymywania się

fotokatalizatora na powierzchni wody umożliwia jego łatwe usunięcie ze

zbiornika. [1] J. Białczyk, Z. Lechowski, B. Bober, Wiadomości Botaniczne, 52, 43–53

(2008).


46

Wpływ kwasu 2-hydroksyoleinowego na właściwości

modelowych błon komórkowych

Karolina Węder, Paweł Wydro

Zespół Fizykochemii Powierzchni, Zakład Chemii Fizycznej i Elektrochemii,


[email protected]

Kwas 2-hyrdoksyoleinowy (Minerval) jest lekiem o działaniu

antynowotworowym. Dotychczasowe wyniki badań wskazują na jego skuteczność

w leczeniu takich nowotworów jak białaczka, rak płuc czy glejak.

Działanie kwasu związane jest z wbudowywaniem się jego cząsteczek w błonę

komórkową i modyfikacją jej struktury oraz właściwości, jednak mechanizm

działania tej substancji na poziomie membrany wciąż nie został dostatecznie

poznany.

Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu kwasu

2-hydroksyoleinowego na właściwości fizykochemiczne modelowych błon

biologicznych złożonych z cholesterolu i sfingomieliny – związków będących

głównymi składnikami raftów lipidowych. Do tworzenia modelowych błon

zastosowano technikę monowarstw Langmuira. Analizy właściwości filmów

dokonano w oparciu o izotermy ciśnienia powierzchniowego w funkcji

powierzchni przypadającej na cząsteczkę, parametry obliczone na podstawie

zarejestrowanych krzywych oraz obrazy otrzymane techniką mikroskopii

kąta Brewstera.

Badania wykazały, iż kwas 2-hydroksyoleinowy wprowadzony do badanych

membran lipidowych, zmniejsza ich upakowanie

i uporządkowanie zwiększając tym samym płynność modelowych błon.

Zatem skutkiem wbudowywania się kwasu w naturalne membrany komórek

nowotworowych może być zaburzenie struktury raftów lipidowych.


47

Szorstkość modelowych monowarstw

monodyspersyjnych cząstek cylindrycznych

Paweł Werońskia, Piotr Batys

a,b

a Jerzy Haber Institute of Catalysis and Surface Chemistry, Polish Academy of

Sciences, Niezapominajek 8, PL-30239 Krakow b Department of Chemistry, Aalto University, P.O. Box 16100, 00076 Aalto,

Finland

[email protected]

Szorstkość jest jedną z najważniejszych właściwości powierzchni ciała

stałego. Determinuje ona szereg istotnych parametrów powierzchniowych i ma

zasadniczy wpływ na zjawiska powierzchniowe, takie jak adhezja, zwilżanie,

odbicie czy rozproszenie światła1. Szorstkość powierzchni jest najczęściej

określana ilościowo przez odchylenie standardowe od średniej wysokości

powierzchni. Parametr ten umożliwia jednak tylko zgrubną ocenę szorstkości

i przyjmuje tę samą wartość dla intuicyjnie różnych powierzchni.

Do dokładniejszego opisu szorstkości stosuje się funkcję widmowej gęstości

mocy. Umożliwia ona ocenę szorstkości w różnych skalach. W naszych badaniach obliczyliśmy numerycznie

2 widmową gęstość mocy

dla trzech modelowych powierzchni, utworzonych przez adsorpcję monowarstw

cząstek cylindrycznych na powierzchni jednorodnej. W przypadku każdej

monowarstwy użyliśmy cząstek o innym wydłużeniu. Monowarstwy te różniły się

też ułamkiem powierzchni pokrytej przez zaadsorbowane cząstki. Otrzymane wyniki wskazują, że przebieg widmowej gęstości mocy ma we

wszystkich przypadkach typowy charakter. W zakresie liczb falowych mniejszych

od odwrotności promienia cząstek funkcja osiąga plateau o wysokości zależnej od

wydłużenia cząstek i pokrycia powierzchni. Natomiast w zakresie liczb falowych

znacznie większych od odwrotności promienia cząstek widmowa gęstość mocy na

wykresie log-log ma charakter liniowy. Normalizacja widmowej gęstości mocy

przez iloczyn kwadratu czynnika kształtu i pokrycia prowadzi do uzyskania

uniwersalnej prostej, wspólnej dla wszystkich trzech powierzchni. Nachylenie tej

prostej determinuje wymiar fraktalny badanych powierzchni. W naszym

przypadku wynosi on 2.5. W zakresie liczb falowych porównywalnych

z promieniem cząstek widmowa gęstość mocy posiada szereg

charakterystycznych ekstremów, których wielkość i położenie są ściśle

skorelowane z rozmiarami zaadsorbowanych cząstek i pokryciem powierzchni. [1] B.N.J. Persson, O. Albohr, U. Tartaglino, A.I. Volokitin, E. Tosatti, J. Phys.:

Condens. Matter, 17, R1, (2005). [2] P. Batys, P. Weroński, M. Nosek, J. Colloid Interface Sci., 461, 211, (2016).


48

Badanie oddziaływań między piroksykamem a błoną liposomalną

Natalia Wilkosz, Małgorzata Cyza, Mariusz Kępczyński, Maria Nowakowska


[email protected]

Celem moich badań było eksperymentalne badanie oddziaływania pomiędzy

hydrofobowym lekiem a modelowymi błonami liposomalnymi zarówno

konwencjonalnymi i "przestrzennie stabilizowanymi"(SSL). Piroksykam

[4-hydroksy-2-metylo-N-(pirydyn-2-ylo)-2H-1,2-benzotiazyno-3-karbonamidu

1,1-dwutlenek] (Px) został wybrany jako modelowy lek. Px to niesteroidowy lek

przeciwzapalny (NLPZ) należący do grupy pochodnych kwasu enolowego.

NLPZ należą do leków najczęściej stosowanych w świecie ze względu na ich

przeciwgorączkowe, przeciwbólowe i przeciwzapalne właściwości.

Liposomy użyto jako nośniki leku i zostały otrzymane z 1-palmitoilo-2-

oleoilo-sn-glicero-3-fosfocholiny (POPC) lub mieszaniny POPC z lipidem

pegylowanym (SSL). Na początku zastosowano metodę miareczkowania

spektrofluorymetrycznego do określenia stałej wiązania (Kb) Px do błony

w środowisku o pH od 4 do 8. Za pomocą tej metody określono możliwość

wnikania leku do membrany nośnika.


49

Polimerowe krioprotektanty

Mateusz Zając, Kamil Kamiński, Krzysztof Szczubiałka, Maria Nowakowska

Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński,ul. Ingardena 3, 30-060 Kraków

[email protected]

Krioprotekcja to proces polegający na ochronie komórek i tkanek przed

działaniem bardzo niskich temperatur, w których tworzy się lód niszczący błony

komórkowe [1].

Substancje lub mieszaniny, które chronią komórki przed zamrożeniem

nazywane są krioprotektantami. Najpopularniejszym z nich jest

dimetylosulfotlenek (DMSO). Jednak wykazuje on cytotoksyczność związaną

m. in. ze zmniejszaniem grubości błony komórkowej i z tworzeniem się w niej

porów wodnych oraz negatywnie wpływa na różnicowanie się różnych typów

komórek. W związku z tym istnieje wiele prób opracowania bezpieczniejszych

krioprotektantów [2].

Celem badań było przetestowanie kopolimerów na bazie glikolu

polietylenowego (PEG) jako potencjalnych krioprotektantów. Zbadana została

zależność między masą molową PEG a jego właściwościami krioprotekcyjnymi.

Wykorzystaną linią komórkową były embrionalne fibroblasty mysie (MEFs).

Zastosowano technikę wolnego zamrażania komórek (1ºC/min) do -80ºC

i szybkiego ich rozmrażania w temperaturze 37ºC. Do obserwacji komórek

wykorzystano mikroskopię optyczną. Zaobserwowano wystąpienie krioprotekcji

dla części badanych polimerów.

[1] R.C. Deller, M. Vatish, D.A. Mitchell, M.I. Gibson, Nature Communications,

5, 1-7, (2014).

[2] A. Stolzing, Y. Naaldijk, V. Fedorova, S. Sethe, Transfusion and Apheresis

Science, 46, 137-147, (2012).

seminarium - chemia.uj.edu.pl · środowiska, chemii żywności i medycynie 18.00-18.45 prof. dr...

Documents